一种土壤放射性污染的修复装置和修复方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料和植物联合修复放射性土壤的方法，能够吸附结合放射性污染土壤中的放射性金属离子，植物对放射性元素进行富集，并且该生物炭材料本身具有稳定磁性，利用磁分离和植物分离的方法将放射性污染源从土壤中分离出来，效果好，分离方法简单。分离方法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤放射性污染的修复装置和修复方法


[0001]本专利技术涉及新型环保材料，具体涉及带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料修复放射性污染土壤的方法。

技术介绍

[0002]土壤中的放射性核素严重威胁人类健康及生态环境，早期全球核武器所产生的废物大部分都被排到了土壤中，至今对环境存在较大程度的污染。放射性污染成分种类繁多，如锕系元素中的放射性核素以及其裂变产物，汞等重金属，用于制造武器的有机材料等。在核能生产过程中，由于操作不当或自然灾害所引起的核事故，对环境的危害也是巨大的，如前苏联的切尔诺贝利核事故和日本福岛核事故。土壤作为生态圈的重要组成部分，是人类赖以生存的最基本的物质基础之一，也是环境转移放射性污染物质的重要介质之一。土壤吸附的放射性核素对环境产生的辐照危害不易察觉，并且可以通过食物链在生物体内积累，给人来的生命和健康带来巨大威胁。因此，采用合理的技术手段修复被放射性核素污染的土壤具有重要意义。
[0003]目前，放射性的污染主要来自于核试验、核能生产、核事故、放射性同位素的生产及应用和矿物的开采冶炼及应用等。其中，大气层核试验产生的放射性尘埃使迄今土壤环境的主要放射性污染源。核试验爆炸和核泄漏事故科大面积污染土壤，使具有长期残存的放射性核素
137
Cs、
90
Sr在土壤中存在。1970年以前，全世界大气层核试验进入大气平流层的
90
Sr达到5.76
×
1017GY，其中97％已沉降到底面，这相当于核工业后处理厂排放
90
Sr的1万倍以上。对于大面积放射性污染土壤，一般多采用铲土法、客土法、可剥离性膜法、淋溶法、沉淀法、电化法、磁化法等，但是这些方法费用高昂，而且容易破坏污染土壤场地结构和土壤理化性质，并造成二次污染。另外，还可以通过植物微生物等方法进行修复。土壤中放射性污染的修复方法主要是植物修复、菌根修复、微生物修复，但是修复周期很长，见效慢，并且微生物修复的分离过程复杂，成本也比较高。
[0004]然而铀矿冶引起的土壤污染，不会是单一的放射性污染源，总是与重金属等其他污染源并存，如铜、铬、锌、镉、汞，还有砷等，因此，实现多污染环境的生物修复具有非常重要的意义。
[0005]纳米零价铁因其具有较大的比表面积和表面能，能引发特殊的表面效应和量子效应，已作为一种高效修复材料被广泛应用。然而，纳米零价铁在空气中极易被氧化形成钝化层而降低活性，且自身容易发生团聚作用，大大降低其比表面积和反应活性，导致还原能力降低，这极大地限制了纳米零价铁的应用。
[0006]为此，研究者往往通过利用生物炭改性的方法提高纳米零价铁对土壤中放射性污染物及重金属污染物的去除性能。现有利用生物炭改性纳米零价铁的方式主要是通过将生物质浸渍吸附铁盐等，然后通过热解等方法制备生物炭纳米零价铁镍复合物，但是由此获得的生物炭纳米零价铁的稳定性等有待改进，零价铁只能在生物炭的表面，达不到长期使用的效果。

技术实现思路

[0007]为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：在富铁土壤中种植作植物，吸收土壤中的铁成分，将作物植物在适宜温度下无氧热解，得到磁性体相负载零价铁生物炭材料，并且在络合剂的存在下，零价铁生物炭吸附放射性金属离子，去除土壤中放射性元素的含量，并且联合植物富集除去放射性元素，从而完成本专利技术。
[0008]本专利技术的目的在于提供一种放射性污染土壤的修复方法，所述方法通过带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料和植物联合修复放射性污染土壤。
[0009]优选地，所述带有络合剂的体相负载零价铁生物炭与吸收放射性植物配合使用，所述植物选自黑麦草、井边栏草或红苋菜，优选为红苋菜。
[0010]本专利技术提供的一种放射性污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：
[0011]步骤1、将带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料与污染土壤混合，震荡，陈化，得到一次修复土壤；
[0012]步骤2、在一次修复土壤中栽种植物，收获植物，得到二次修复土壤；
[0013]步骤3、分离二次土壤中带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料，得到修复后土壤。
[0014]本专利技术的目的还在于提供一种带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料，其由体相负载零价铁生物炭材料与络合剂制备得到。所述络合剂选自氯化铁、硫酸铁、硫酸铝或磷酸钙中的一种或多种，优选为氯化铁和/或硫酸铁，更优选为氯化铁。
[0015]所述体相负载零价铁生物炭材料通过将富铁土壤中种植的作物植物无氧热解得到，其中铁的氧化物负载于生物炭中。
[0016]所述无氧热解温度为600-900℃，优选为700-850℃。
[0017]本专利技术的再一目的在于提供一种磁分离的装置，所述装置为磁分离器。
[0018]本专利技术具有以下优点：
[0019](1)本专利技术提供的带有络合剂的体相负载零价铁生物炭零价铁分散在生物炭中，比表面积大，吸附络合剂后能够更好的吸附放射性元素，长效吸附性能好，能够广泛应用于放射性污染土壤和重金属污染土壤的修复。
[0020](2)本专利技术提供的带有络合剂的体相负载零价铁生物炭配合能够吸收累积放射性元素的植物能够更好的去除分离土壤中放射性元素，从根本上解决放射性污染的问题。
[0021](3)本专利技术选用的原材料简单易得，制备过程易操作，成本低，去除效果好，易于工业化实施。
具体实施方式
[0022]下面通过优选实施方式和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0023]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0024]本专利技术的目的在于提供一种放射性污染土壤的修复方法，通过带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料和植物联合修复放射性污染土壤。
[0025]本专利技术提供的放射性污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：
[0026]步骤1、将带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料与放射性污染土壤混合，震荡，陈化，得到一次修复土壤。
[0027]所述带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料相对于放射性污染土壤的添加量为1.0-5.0g/kg，优选为1.5-4.0g/kg，更优选为2-3g/kg。
[0028]所述放射性污染土壤的含水率为15％-60％，优选为20％-55％，更优选为25-50％。提高污染土壤的含水率可以增加放射性金属离子与生物碳材料的接触，缩短处理时间。
[0029]所述放射性污染土壤与带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料在弱碱性环境下进行混合，所述碱性环境的pH值为7.2-10.0，优选为7.5-9.5，更优选为8.0-9.0。所述弱碱性环境通过氢氧化钠溶液进行调节。
[0030]本专利技术提供的一种带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料，所述体相负载零价铁生物炭材料通过在富含铁离子或亚铁离子的土壤中种植本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性污染土壤的修复方法，其特征在于，所述方法通过带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料和植物联合修复放射性污染土壤。2.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述植物选自黑麦草、井边栏草或红苋菜，优选为红苋菜。3.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料由体相负载零价铁生物炭材料与络合剂制备得到。4.如权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述络合剂选自氯化铁、硫酸铁、硫酸铝或磷酸钙中的一种或多种。5.一种放射性污染土壤的修复方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、将带有络合剂的体相负载零价铁生物炭材料与放射性污染土壤混合，震荡，陈化，得到一次修复土壤；步骤2、在一次修复土壤中栽种植物，收获植物，得到二次修...

【专利技术属性】
技术研发人员：席北斗，王雷，李翔，张亚丽，牛永超，张众磊，王杨杨，杨茹月，李彤彤，徐剑锋，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
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