一种拮抗重金属污染土壤的修复方法技术

本发明专利技术提供了一种拮抗重金属污染土壤的修复方法。本发明专利技术的修复方法，利用了活化磷改性水热炭和活化铁改性水热炭的先后添加，降低镉、铅、砷三种重金属同时存在的拮抗作用，针对镉、铅、砷能同时达到TCLP浸提态含量降低90％以上。本发明专利技术的修复方法，修复过程和所采用的材料绿色无污染，首先是来源是生物质材料，其次在材料制备和改性过程中，所使用的试剂多是无毒，且不含对土壤有污染的离子，最后稳定化剂使用量少，且呈中性，对土壤本身的pH及物理性质无显著影响。性质无显著影响。性质无显著影响。

【技术实现步骤摘要】
一种拮抗重金属污染土壤的修复方法


[0001]本专利技术属于重金属污染土壤治理
，具体涉及一种拮抗重金属污染土壤的修复方法。

技术介绍

[0002]目前，土壤重金属污染状况不容乐观，并且存在多种重金属复合污染的问题。特别是矿区土壤，重金属超标位点高达33.4％，主要重金属土壤污染的元素为Cd、Pb、As，有色金属矿区周边的土壤重金属污染更为严重。
[0003]稳定化修复是土壤重金属污染修复的主要技术之一，而稳定化材料是稳定化修复技术的核心。稳定化材料包括粘土材料、含磷材料、有机材料等，通过其对重金属的吸附、表面络合、氧化还原、沉淀和共沉淀等作用，促进土壤中污染物的迁移，降低环境风险。然而，一方面，由于土壤中多种因子的影响，稳定化材料对重金属污染土壤的修复效果存在差异；另一方面，与单一污染相比，重金属复合污染土壤中元素或化合物之间存在相互作用，这些相互作用会影响对污染土壤的修复。
[0004]现有的研究主要通过复配多种稳定化剂来提升对土壤重金属的稳定化效果，但由于大部分效果较好的稳定化药剂本身就存在化学毒性，施用不当容易对土壤造成二次污染。此外，大多数稳定化药剂都是针对单一重金属污染土壤或修复原理相似的几种重金属污染的土壤，而对于存在拮抗因素(如镉、铅、砷)的重金属复合污染土壤，仍缺乏有效的修复方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种拮抗重金属污染土壤的修复方法，能有效处理存在拮抗因素的重金属污染土壤，减少拮抗的影响。
[0006]一种拮抗重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将活化磷改性水热炭添加到拮抗重金属污染土壤中，翻耕后进行第一次静置；
[0008]S2：将活化铁改性水热炭添加到步骤S1处理后的土壤中，翻耕后进行第二次静置；
[0009]所述拮抗重金属污染土壤包括镉、铅和砷复合污染的土壤。
[0010]同时被镉、铅和砷复合污染的土壤，与单一污染土壤相比，土壤的理化性质和污染物表现出的特性等方面会有所区别，给土壤污染增加了复杂性。通常，复合污染物之间会发生相互作用，表现为拮抗作用、加和作用和协同作用。拮抗作用是指一种污染物的存在会抑制另一种污染物的吸收及其生物效应。多种污染物在动植物体内转运吸收的过程中，对载体上的结合位点发生相互竞争作用，从而影响某一种污染物的吸收。镉、铅共同存在时，铅会夺取镉在土壤中的吸附点，增加镉的活性，提高土壤中镉的生物有效性。在土壤中有铅的共存条件下，会显著减少植物对砷的吸收。
[0011]土壤重金属的固定受pH影响很大，随着pH的降低，不同的重金属受pH影响表现出
不同的移动性特征。镉在pH3～8的范围内溶解度随pH的升高而降低；铅在pH＞6后溶解度反而增大，As在碱性溶液中具有较强的溶解性。上述影响使得同时固定三种重金属难度增大。
[0012]磷酸盐钝化剂包括可溶性(磷酸、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙等)和难溶性(磷石膏、磷矿石、羟基磷灰石等)。难溶性磷酸盐能否很好的钝化土壤中的重金属，主要受土壤pH限制。pH为5时，铅能被较快钝化下来，主要是因为在该pH条件下，生成Pb5(PO4)3OH的速度很快。可溶性磷酸盐加入到土壤中，会降低土壤的pH，从而增加其他重金属如砷的淋溶性。磷和砷是同族元素，两者性质相似，产生拮抗作用，导致PO
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与AsO
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形成竞争吸附，PO
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取代土壤中AsO
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的吸附点位，从而释放出砷，增强其移动性。
[0013]活化铁改性水热炭中，铁离子附着在水热炭孔隙内，能与土壤中重金属共沉淀，提高对重金属的稳定作用。
[0014]活化磷改性水热炭可提高水热炭亲水性，改变水热炭的比表面积和活性官能团，从而提高对重金属(特别是Pb离子)的稳定作用。
[0015]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述活化磷改性水热炭的添加量为3～7wt％。
[0016]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述活化铁改性水热炭的添加量为3～7wt％。
[0017]根据本专利技术的一种实施方式，所述活化磷改性水热炭与活化铁改性水热炭的添加质量比为(0.5～1.5)：1。
[0018]根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述活化磷改性水热炭与活化铁改性水热炭的添加质量比为1：1。
[0019]根据本专利技术的一种实施方式，所述活化磷改性水热炭的制备方法为：将活化水热炭与磷源溶液混匀，加热处理后过滤，将滤渣进行热解，即得所述的活化磷改性水热炭。
[0020]根据本专利技术的一种实施方式，所述磷源溶液为羟基磷灰石悬浮液。
[0021]根据本专利技术的一种实施方式，所述活化铁改性水热炭的制备方法为：将活化水热炭与铁盐溶液混匀，调节pH后过滤，将滤渣进行热解，即得所述的活化铁改性水热炭。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，所述铁盐溶液为二价铁盐与三价铁盐的混合溶液。
[0023]根据本专利技术的一种实施方式，所述活化水热炭的制备方法为：将生物质原料加入高压反应釜中进行反应，烘干后研磨过60目筛得到水热炭，将所述水热炭加入碱溶液中，常温浸渍后，热解后，即得所述的活化水热炭。其中，热解的温度为300℃，时间为1h。
[0024]其中，生物质原料包括水稻秸秆、棕榈叶、松树原木和竹子，优选棕榈叶。
[0025]高压反应釜中进行反应，反应温度为140～200℃，时间为4～8h。
[0026]高压反应釜中进行反应，反应温度优选180℃，时间为6h。
[0027]将所述水热炭加入碱溶液中，可增加水热炭的羟基、氨基等碱性基团，提供了更多的吸附位点；碱溶液对水热炭有强腐蚀性，使得水热炭空隙之间的碎片以及孔壁被腐蚀，将水热内部孔道疏通，形成微孔，增大其比表面积及孔径。
[0028]根据本专利技术的一种实施方式，所述碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
[0029]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一次静置的时间为12～36h。
[0030]根据本专利技术的一种实施方式，所述第二次静置的时间为36～60h。
[0031]本专利技术的一种拮抗重金属污染土壤的修复方法，至少具有以下技术效果：
[0032]本专利技术的修复方法，利用了活化磷改性水热炭和活化铁改性水热炭的先后添加，降低镉、铅、砷三种重金属同时存在的拮抗作用，针对镉、铅、砷能同时达到TCLP浸提态含量降低90％以上。
[0033]本专利技术的修复方法，修复过程和所采用的材料绿色无污染，首先是来源是生物质材料，其次在材料制备和改性过程中，所使用的试剂多是无毒，且不含对土壤有污染的离子，最后稳定化剂使用量少，且呈中性，对土壤本身的pH及物理性质不会有太大影响。
附图说明
[0034]图1实施例1制备得到的普通水热炭的XRD图谱。
[0035]图2实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拮抗重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将活化磷改性水热炭添加到拮抗重金属污染土壤中，翻耕后进行第一次静置；S2：将活化铁改性水热炭添加到步骤S1处理后的土壤中，翻耕后进行第二次静置；所述拮抗重金属污染土壤包括镉、铅和砷复合污染的土壤。2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S1中，所述活化磷改性水热炭的添加量为3～7wt％。3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S2中，所述活化铁改性水热炭的添加量为3～7wt％。4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述活化磷改性水热炭与活化铁改性水热炭的添加质量比为(0.5～1.5)：1。5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述活化磷改性水热炭的制备方法为：将活化水热炭与磷源溶液混匀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：游萍，欧阳坤，李倩，叶世明，彭达，周睿，陈伟，王兵，万斯，袁翠玉，曹柏林，尹柳娟，彭新平，万文玉，朱安玲，
申请(专利权)人：湖南有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：