本申请公开了一种重金属钝化剂，包括羟基磷灰石和含磷材料。还包括酸性物质和硫化物。并公开了该重金属钝化剂在修复重金属镉和/或铅污染土壤中的应用。本申请的重金属钝化剂原料来源广泛，配方简单，将各组分按相应配比混合即可，应用时施入所述重金属镉污染土壤即可，使用方便，不会带来新的负面影响，无二次污染；具有较强的土壤环境友好性，具有很好的推广应用价值。广应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种重金属钝化剂及其应用
[0001]本专利技术涉及一种重金属钝化剂及其在弱碱性农田土壤应用，属于重金属污染土壤修复领域。
技术介绍
[0002]土壤作为水体污染、大气污染和固体废弃物的最终受体，其污染状况十分复杂，土壤污染具有滞后性和隐蔽性的特点，土壤中重金属不断超负荷累积，随着“镉大米”、“血铅”等污染事件的曝光，土壤污染尤其是农田土壤重金属污染愈发引起各个群体的重视。土壤重金属污染修复技术主要有工程措施、农艺调控措施、化学钝化修复技术和植物修复技术。化学钝化修复是指向土壤中加入钝化剂，通过调节土壤理化性质，与金属发生沉淀、吸附、络合、氧化还原等一系列反应，改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态，降低其在土壤中的迁移性和生物有效性，减少重金属镉转移到作物的可食用部分。这种修复技术具有修复速率快、费用低、操作简单等特点，同时不影响农业生产，可以边修复边生产，是当前实际开展大面积中轻度重金属污染土壤修复项目中最为主要的修复技术。
[0003]酸性土壤和弱碱性土壤的pH和理化性质不同，因而对重金属的钝化机理也存在差异，用于修复酸性土壤的钝化材料主要以提高土壤pH为主，通过升高土壤pH降低重金属活性，从而降低重金属的有效性；而北方部分地区多为弱碱性土壤，增加pH难以降低重金属的有效性，且易造成土壤板结以及土壤肥力降低的问题。目前大部分专利的钝化剂施用量高，不利于实施推广，将增加土壤的负载能力，且酸性土壤镉污染的钝化剂种类较多，而针对弱碱性农田土壤镉污染的钝化剂较少，故专利技术一种易于推广的弱碱性农田土壤镉钝化剂是很有实际意义的。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种钝化效果好且适用于弱碱性镉污染农田土壤的重金属钝化剂及应用。
[0005]根据本申请的一个方面，提供一种重金属钝化剂，其特征在于，包括羟基磷灰石和含磷材料。
[0006]可选地，所述羟基磷灰石、含磷材料的质量比＝1：0.2～3。
[0007]可选地，所述羟基磷灰石、含磷材料的质量比＝1：0.5～2。
[0008]可选地，所述羟基磷灰石、含磷材料的质量比＝1：2。
[0009]可选地，所述羟基磷灰石、含磷材料的质量比＝1：0.5。
[0010]可选地，所述羟基磷灰石选自纳米羟基磷灰石、微米羟基磷灰石中的至少一种。
[0011]可选地，所述含磷材料选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、过磷酸盐、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的至少一种。
[0012]本专利技术中，羟基磷灰石具有高比表面积、高反应活性等特点，且不易造成二次污染。羟基磷灰石钝化重金属的反应机制主要包括离子交换、表面络合、沉淀等。镉离子与羟
基磷灰石中的钙离子进行离子交换形成更加稳定的化合物。
[0013]本专利技术中，含磷材料的有效成分磷酸根促进镉向残渣态转化，降低生物可利用性。
[0014]可选地，所述重金属钝化剂还包括酸性物质。
[0015]可选地，所述羟基磷灰石、酸性物质的质量比＝1：0.1～3。
[0016]可选地，所述羟基磷灰石、酸性物质的质量比＝1：0.5～2。
[0017]可选地，所述羟基磷灰石、酸性物质的质量比＝1：0.5。
[0018]可选地，所述酸性物质选自柠檬酸、乳酸、腐植酸、富里酸、胡敏酸中的至少一种。
[0019]可选地，所述重金属钝化剂还包括硫化物。
[0020]可选地，所述羟基磷灰石、硫化物的质量比＝1：0.1～2。
[0021]可选地，所述羟基磷灰石、硫化物的质量比＝1：0.5～1。
[0022]可选地，所述羟基磷灰石、硫化物的质量比＝1：1。
[0023]可选地，所述硫化物选自硫化钾、硫化钠中的至少一种。
[0024]本专利技术中，酸性物质主要是有机酸，有机酸可以降低碱性土壤中的pH值，尤其是大分子有机酸(腐植酸、富里酸、胡敏酸)结构比较复杂，官能团比较多，有丰富的醇羟基、羧基、羰基等亲水基团，还有醌基，能够将重金属氧化并沉淀和络合，并且有机酸在改善土壤结构后，暴露出来的氧化还原基团也能够固化重金属镉。
[0025]本专利技术中，硫化物溶于水，产生硫离子与镉离子反应生成硫化镉沉淀，且硫化物的水解产物硫化氢溶于水呈酸性，能调节弱碱性土壤的pH值。
[0026]作为本申请的另一方面，提供上述所述的重金属钝化剂在修复重金属镉和/或铅污染土壤中的应用。
[0027]可选地，提供上述所述的重金属钝化剂在修复重金属镉污染土壤中的应用。
[0028]可选地，所述重金属镉污染农田土壤为弱碱性，pH＝7～8。
[0029]可选地，至少包括：
[0030](1)获得组成重金属钝化剂的原料粉末；
[0031](2)将上述粉末混合配置成重金属钝化剂，和土壤充分混匀。
[0032]可选地，步骤(1)中，所述粉末粒径小于200目。
[0033]可选地，步骤(2)中，所述重金属钝化剂和土壤的质量比为0.1％～2％。
[0034]可选地，所述重金属钝化剂和土壤的质量比为0.3％～0.9％。
[0035]可选地，所述重金属钝化剂和土壤的质量比上限选自0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2％；下限选自0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％或1.8％。
[0036]可选地，包括以下步骤：
[0037]将酸性物质和土壤混合1～5d后，然后加入所述重金属钝化剂的其它成分。
[0038]具体步骤如下：
[0039](1)所有钝化材料分别粉碎至过200目尼龙筛；
[0040](2)按上述规定的比例配置钝化剂，均匀撒施在土壤表面上，然后将重金属钝化剂与土壤充分混匀；
[0041](3)每亩重金属镉污染农田土壤施用500～800kg重金属钝化剂，撒施有机酸1～5d
后再依次加入其它钝化剂成分，具体用量根据土壤污染程度和考核指标等工程实际情况而定。
[0042]本专利技术中，申请人通过试验研究，选用相关原料并按一定比例配制成重金属钝化剂，较小的添加量就能实现对弱碱性农田土壤镉污染的原位修复，并能防止二次污染。
[0043]钝化剂固定土壤重金属的机理主要包括：离子交换、表面络合和沉淀等作用，本专利技术中，钝化剂组合中的羟基磷灰石表面构晶钙离子与土壤中的铅和镉可发生离子交换，且羟基磷灰石和有机酸中的羟基官能团也能对铅和镉进行络合。因此本专利技术中的钝化剂同样适用于铅污染的土壤。
[0044]本专利技术通过二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取法评价土壤中重金属的污染和修复效果(该方法能够准确提取土壤重金属的有效态，判断土壤重金属污染情况，评估污染区域生态风险)，根据土壤容重、土壤处理面积及土壤处理深度计算出处理土壤重量，按土壤质量比使用钝本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种重金属钝化剂，其特征在于，包括羟基磷灰石和含磷材料。2.根据权利要求1所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述羟基磷灰石、含磷材料的质量比＝1：0.1～3；优选地，所述羟基磷灰石、含磷材料的质量比＝1：0.5～2；优选地，所述羟基磷灰石选自纳米羟基磷灰石、微米羟基磷灰石中的至少一种；优选地，所述含磷材料选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、过磷酸盐、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的至少一种。3.根据权利要求1所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述重金属钝化剂还包括酸性物质；优选地，所述羟基磷灰石、酸性物质的质量比＝1：0.1～3；优选地，所述羟基磷灰石、酸性物质的质量比＝1：0.5～2；优选地，所述酸性物质选自柠檬酸、乳酸、腐植酸、富里酸、胡敏酸中的至少一种。4.根据权利要求1所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述重金属钝化剂还包括硫化物；优选地，所述羟基磷灰石、硫化物的质量比＝1：0.1～2...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱国，张越男，张玉杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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