一种重金属离子污染的土壤修复剂制造技术

本申请涉及土壤修复剂领域，具体公开了一种重金属离子污染的土壤修复剂，本申请的土壤修复剂包括由以下重量份的原料制得：改性黏土矿物75~132份，磷矿石粉10~25份，微生物钝化剂4~8份，水20~30份；其制备方法为：利用黏土矿物、聚硅氧烷、氨基硅烷偶联剂和羧基配合物合成改性黏土矿物，再将磷矿石粉与微生物钝化剂加入其中，制成土壤修复剂。本申请的土壤修复剂具有羧基配合物上的氨基与羧基均可与金属离子形成配合物，使得较多的金属离子可以吸附在黏土矿物上，微生物钝化剂的加入弥补有钝化剂与无机钝化剂的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属离子污染的土壤修复剂
本申请涉及土壤修复剂领域，更具体地说，它涉及一种重金属离子污染的土壤修复剂。
技术介绍
重金属是一类毒性比较大且具有潜在危害的无机污染物，可以在土壤和生物体内进行富集，与大气、水体中重金属污染相比，土壤中的重金属污染具有隐蔽性、累积性、滞后性、修复周期长且毒性强和易被生物吸收的特点，因此，重金属是土壤环境中严重破坏生态安全的污染物之一。相关技术中，申请号为201710806541.7的中国申请文件公开了一种镉污染土壤有机-无机复合钝化剂及其使用方法，该复合钝化剂由蚕沙生物质炭和含铁试剂混合组成，含铁试剂为硫酸亚铁，蚕沙生物质炭和含铁试剂硫酸亚铁的用量分别为需要修复的镉污染土壤质量的1％和0.2％；使用时将蚕沙生物质炭和硫酸亚铁加入到需要修复的镉污染土壤中混合，并加水养护，使土壤含水率为40％。针对上述中的相关技术，专利技术人认为随着日益严重的重金属离子污染，上述有机-无机复合钝化剂已不能满足土壤中大量重金属离子的去除的需求。
技术实现思路
为了改善上述有机-无机复合钝化剂已不能满足土壤中大量重金属离子的去除的问题，本申请提供一种重金属离子污染的土壤修复剂。第一方面，本申请提供的一种重金属离子污染的土壤修复剂，采用如下的技术方案：一种重金属离子污染的土壤修复剂，包括由以下重量份的原料制得：改性黏土矿物75~132份，磷矿石粉10~25份，微生物钝化剂4~8份，水20~30份，其中，所述75~132份的改性黏土矿物包括由以下重量份的原料制得：黏土矿物20~30份，聚硅氧烷25~40份，氨基硅烷偶联剂5~10份，羧基配合物5~12份，正己烷10~20份，乙醇10~20份。通过采用上述技术方案，由于黏土矿物本身作为一种多孔性矿石，并可以通过矿物晶格对重金属离子进行层间吸附或与金属离子形成共沉淀；本申请首先以黏土矿物为载体，在其表面聚合聚硅氧烷，以制备出对环境无害的聚硅氧烷改性的黏土矿物，这种聚硅氧烷改性黏土矿物的表面是亲油性的，不仅能够对土壤中重金属离子进行吸附，还可以对土壤中有害的有机污染物进行吸附。而氨基硅烷偶联剂通过与聚硅氧烷形成化学键合，使得聚硅氧烷表面连接上氨基，由于氨基与金属阳离子可分别看作是Lewis碱和Lewis酸，因此氨基与金属离子能够通过配位反应结合成稳定的酸碱络合物，以提高改性黏土结合金属离子的能力。但氨基硅烷偶联剂的加入，会导致土壤碱性增大，当进一步加入羧基配合物时，羧基配合物与氨基硅烷偶联剂通过酰胺化学键进行连接，以平衡土壤的酸碱性；此外，氨基硅烷偶联剂上的氨基与羧基配合物上的羧基均可与金属离子形成配合物，因此，最终结合有氨基硅烷偶联剂与羧基配合物的黏土矿物上会具有较多氨基大分子配位化合物与羧基大分子配位化合物，使得更多的金属离子可以吸附在黏土矿物上。磷矿石粉作为粒径比黏土矿物小的无机钝化剂，分散程度大于黏土矿物，可以与土壤中金属离子结合后进一步吸附到黏土矿物上；由于不同钝化剂对于不同种类的重金属离子钝化效果存在差异，对于复合污染土壤来说，微生物钝化剂与有机钝化剂、无机钝化剂复配，可以达到更叫的吸附重金属离子的效果。可选的，按重量份计，所述土壤修复剂包括以下重量份的原料：改性黏土矿物90~112份，磷矿石粉15~20份，微生物钝化剂5~7份，水25~30份，其中，所述90~112份的改性黏土矿物包括由以下重量份的原料制得：黏土矿物23~27份、聚硅氧烷30~35份，氨基硅烷偶联剂7~9份，羧基配合物6~8份，正己烷12~15份，乙醇12~18份。通过采用上述技术方案，用更加精确的配比来制得土壤修复剂，使得聚硅氧烷可以恰到好处的与黏土矿物的表面孔道进行结合，不易出现多余的聚氧硅烷发生自身团聚或者黏土矿石孔道未附着聚氧硅烷的情况；恰当的氨基硅烷偶联剂与羧基配合物的加入，使得土壤修复剂的酸碱度与当地土壤的酸碱度不会出现太大差异，在去除土壤中金属离子的过程中，也不会对土壤形成破坏。可选的，所述黏土矿物采用沸石、海泡石、蒙脱石中的一种或多种。通过采用上述技术方案，由于沸石、海泡石和蒙脱石具有的共同特点是架状结构，具有非金属矿物中最大的比表面积和独特的孔道结构，则可以结合量大的聚氧硅烷，最终使得具有配合金属离子能力的氨基硅烷偶联剂和羧基配合物可以较多的连接在沸石、海泡石或蒙脱石上，则少量的沸石、海泡石或蒙脱石便可以结合较多的金属离子，对金属离子的吸附效果好。可选的，所述氨基硅烷偶联剂可采用双氨基硅烷偶联剂、三氨基硅烷偶联剂和多氨基硅烷偶联剂中的一种或多种。通过采用上述技术方案，双氨基硅烷偶联剂、三氨基硅烷偶联剂和多氨基硅烷偶联剂的应用，使得具有配合金属离子能力的氨基可以较多的结合在聚氧硅烷上，从而结合在多孔的黏土矿物上，则双氨基硅烷偶联剂、三氨基硅烷偶联剂和多氨基硅烷偶联剂的使用会使得多孔黏土矿物结合更多的金属离子。可选的，所述羧基配合物采用亚乙基二胺-N,N-二乙酸。通过采用上述技术方案，由于亚乙基二胺-N,N-二乙酸单体上含有两个羧基与两个氨基，亚乙基二胺-N,N-二乙酸的酸性可以适当的中和氨基硅烷偶联剂的碱性，且亚乙基二胺-N,N-二乙酸为中羧基氧和氨基氧与重金属离子的配位方式多样，使得土壤中的重金属离子被尽可能的吸附在黏土矿物上，则黏土矿物可以吸附的金属离子量较多，吸附金属离子效果好。可选的，所述微生物钝化剂采用醋酸杆菌、白僵菌、和诺卡氏菌中的一种或多种。通过采用上述技术方案，微生物吸附重金属的速度较快，且微生物可以和土壤及土壤中的植物共存，绿色环保；微生物在吸附重金属离子时，可多次使用，持久性好，去除重金属离子效果好，效率高；且微生物钝化剂可以吸附无机钝化剂与有机钝化剂不能吸附的重金属离子，弥补无机钝化剂与有机钝化剂的缺陷，使得土壤的修复效果更好。第二方面，本申请提供一种重金属离子污染的土壤修复剂的制备方法，采用如下的技术方案：S1：将黏土矿物及正己烷混合，控制温度在100~110℃条件下反应10~15min后得到聚氧硅烷附着的黏土矿物；S2：将氨基硅烷偶联剂加入装有聚氧硅烷附着的黏土矿物的容器中，控制温度在105~120℃条件下搅拌5~15min得到氨基化的黏土矿物；S3：将羧基配合物加入装有氨基化的黏土矿物的容器中，控制温度在80~120℃条件下搅拌5~15min后得到改性黏土矿物；S4：将乙醇加入改性黏土矿物中，增大正己烷极性以离心分离5~10min后，弃去上清液；S5：将磷矿石粉和微生物钝化剂加入S4所得物中，加水溶解，控制转速在300~800r/min条件下搅拌2~6min后得到土壤修复剂。通过采用上述技术方案，聚硅氧烷与黏土矿物在油溶性条件下反应并结合，随后，氨基硅烷偶联剂与羧基配合物分步连接在黏土矿物上，但由于最终形成的改性黏土矿物表面含有大量羧基与氨基，因此水溶性较好；加入乙醇，改变正己烷的极性，加快离心效率，最终形成的改性黏土矿物被离心出来；再利用水作为溶剂进行改性黏土矿物、磷矿石粉和生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于，包括由以下重量份的原料制得：改性黏土矿物75~132份，磷矿石粉10~25份，微生物钝化剂4~8份，水20~30份，其中，所述75~132份的改性黏土矿物包括由以下重量份的原料制得：黏土矿物20~30份，聚硅氧烷25~40份，氨基硅烷偶联剂5~10份，羧基配合物5~12份，正己烷10~20份，乙醇10~20份。/n

【技术特征摘要】
1.一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于，包括由以下重量份的原料制得：改性黏土矿物75~132份，磷矿石粉10~25份，微生物钝化剂4~8份，水20~30份，其中，所述75~132份的改性黏土矿物包括由以下重量份的原料制得：黏土矿物20~30份，聚硅氧烷25~40份，氨基硅烷偶联剂5~10份，羧基配合物5~12份，正己烷10~20份，乙醇10~20份。


2.根据权利要求1所述的一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于：按重量份计，所述土壤修复剂包括以下重量份的原料：改性黏土矿物90~112份，磷矿石粉15~20份，微生物钝化剂5~7份，水25~30份，其中，所述90~112份的改性黏土矿物包括由以下重量份的原料制得：黏土矿物23~27份、聚硅氧烷30~35份，氨基硅烷偶联剂7~9份，羧基配合物6~8份，正己烷12~15份，乙醇12~18份。


3.根据权利要求1所述的一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于，所述黏土矿物采用沸石、海泡石、蒙脱石中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂可采用双氨基硅烷偶联剂、三氨基硅烷偶联剂和多氨基硅烷偶联剂中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于，所述羧基配合物采用亚乙基二胺-N,N-二乙酸。


6.根据权利要求1所述的一种重金属离子污染的土壤修复剂，其特征在于，所述微生物钝化剂采用醋酸杆菌、白僵菌、和诺卡氏菌中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝，寿旋，戴金珠，
申请(专利权)人：浙江易承环境科研有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33