一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复中的应用制造技术

本发明专利技术属于环境功能材料和土壤处理技术领域，公开了一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复中的应用。探究了复合材料用量、反应时间对土壤汞修复效果的影响，研究了材料处理前后土壤中汞存在形态的变化；还研究了复合材料的应用对土壤性质的影响。确定了使土壤中汞的浸出浓度达到地下水环境质量标准(GB/T 14848

【技术实现步骤摘要】
一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复中的应用


[0001]本专利技术属于环境功能材料和土壤处理
，具体涉及一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复中的应用。

技术介绍

[0002]汞是毒性最大的重金属元素之一，具有神经毒性、致畸性、累积性和遗传性等特点，美国环保署已经将其列为优先控制污染物之一。汞的来源主要分为自然排放和人为排放：自然排放主要是自然风化和地壳活动等；人为活动排放指氯碱工业、煤燃烧、汞冶金和建筑(水泥)等生产过程排放大量含汞进入环境中。2014年发布的全国土壤污染状况调查公报显示，我国土壤汞的点位超标率为1.6％。土壤汞污染危害生态环境和人体健康，土壤汞的治理一直是环境修复研究的热点和难点之一。
[0003]土壤热处理、土壤固化/稳定化、土壤淋洗、纳米技术、电动修复及生物修复等方法被广泛应用于土壤汞的修复。其中，土壤稳定化因其具有操作简便、成本较低、可处理多种复杂金属废物、环境安全性等优点，被认为是最有应用前景的方法之一。土壤稳定化是指向土壤中加入钝化剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其发生氧化还原、沉淀、吸附、螯合等一系列反应，降低其在土壤中的生物有效性和可迁移性。
[0004]原位化学稳定化修复技术的关键在于选择合适的稳定剂，一方面要求稳定剂的修复效果显著且产物稳定；另一方面要求稳定剂的施用成本合理且不会造成二次污染。目前常用的稳定剂主要有：石灰、粉煤灰等碱性材料；磷灰石、羟基磷灰石等磷酸盐类物质；天然的以及人工合成的沸石、膨润土、海泡石等黏土矿物质类材料；金属氧化物类材料；生物炭、秸秆等有机类材料。但是研究表明，碱性材料如石灰、炉渣、粉煤灰等加入后土壤pH过高会破坏土壤结构，造成土壤的碱化，且碱性材料加入到土壤后对土壤的各项微生物指标影响未知；磷酸盐类固化剂如磷酸盐矿石、羟基磷灰石、磷酸氢二铵等，加入到土壤后会造成土壤的酸化，破坏土壤原有的结构；沸石、钠基膨润土、海泡石等黏土类材料对碳酸盐结合态等重金属易迁移形态的影响未知，且对土壤理化性质如土壤pH以及土壤微生物性质等的研究尚缺乏；金属氧化物类固化剂的吸附能力随土壤pH的降低而减弱，需要施用土壤pH调节剂来强化吸附固定作用；有机类材料固定化后的重金属可能随着有机质的降解再一次活化，且其与土壤、微生物、植物之间相互影响的作用机理尚不清楚。目前常用的钝化剂治理效果有待提高，且对于处理后重金属的长期稳定性的研究比较缺乏；另外，修复材料加入土壤后，对土壤理化性质和微生物性质的影响尚缺乏认识，仍需进一步研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复处理中的应用。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复中的应用，所述复合材料为FeS@Mg2Al
‑
LDH。
[0008]优选地，将FeS@Mg2Al
‑
LDH加入到汞污染土壤中，并洒水，静置13天以上。
[0009]优选地，所述FeS@Mg2Al
‑
LDH的添加量为汞污染土壤质量的0.002％～1％。
[0010]优选地，所述FeS@Mg2Al
‑
LDH的添加量为汞污染土壤质量的0.02％～0.08％。
[0011]优选地，所述土壤的含水率保持在30
±
5％。
[0012]优选地，所述土壤的含水率保持在25
±
2％。
[0013]优选地，所述静置的时间为75
‑
85天。
[0014]优选地，所述静置的时间为400～500天。
[0015]镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料由以下步骤制备得到：
[0016](1)以水作为载体，将AlCl3·
6H2O和MgCl2·
6H2O在室温下混合反应15
‑
30min，用氨水把pH调至10
±
0.5，待生成白色胶体后，进行提纯处理，得到Mg2Al
‑
LDH材料；
[0017](2)在氮气保护的条件下，1.58g的FeSO4·
7H2O加入到485mL水中；然后加入0.5g的Mg2Al
‑
LDH，磁力搅拌30分钟；后逐滴加入15mL的378.80mM Na2S
·
9H2O，磁力搅拌30分钟，将得到的悬浊液密封并静置24小时；
[0018](3)将悬浊液离心并用水清洗，冷冻干燥，得到FeS@Mg2Al
‑
LDH。
[0019]优选地，步骤(1)所述AlCl3·
6H2O和MgCl2·
6H2O的质量比为1:1.68。
[0020]通过本专利技术研究发现，原位修复的机理为：通过钝化剂的加入，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，通过化学沉淀和表面络合的原理改变重金属在土壤中的存在形态或与土壤的结合方式，生成了硫化汞、汞与硫化亚铁的复合物等，从而降低其在环境中的迁移性与生物可利用性。
[0021]本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0022](1)本专利技术将FeS和Mg2Al
‑
LDH复合，充分利用层状双金属氢氧化物板层间的支撑作用降低FeS的自身聚合作用，克服了FeS易团聚的缺点，有效抑制FeS的沉淀，减小FeS的粒径，提升FeS的反应性能。
[0023](2)本专利技术使用不同用量的FeS@Mg2Al
‑
LDH对汞污染土壤进行原位修复。随着材料用量的增加，土壤汞的浸出毒性逐渐降低，低于地下水环境质量标准(GB/T 14848
‑
2017)Ⅲ类标准；反应时间至13天，汞的稳定化效率快速上升，80天后达到平衡，0.02％～1.0％FeS@Mg2Al
‑
LDH对汞的稳定化效率达97.0％～99.4％；且处理后的重金属具有长期稳定性，混合反应414天后稳定化效率仍高达98.4％～99.9％，仍可达到地下水环境质量标准(GB/T 14848
‑
2017)Ⅲ类标准。复合材料修复土壤具有高效、快速、持久、稳定化效果好的优点，在土壤原位修复方面具有广泛的应用前景。
[0024](3)本专利技术将FeS@Mg2Al
‑
LDH加入到污染土壤中进行原位修复，通过风险评估指数评价处理前后土壤的汞的环境风险，未处理的土壤汞的RAC值为3.06
±
0.09％，属于低风险；添加0.1％和1.0％FeS@Mg2Al
‑
LDH后，RAC值降为0.3
±
0.01％和0.08％，属于环境安全，FeS@Mg2Al
‑
LDH可以降低土壤的环境风险，在环境修复领域中有重要的意义。
[0025](4)本专利技术将FeS@Mg2Al
‑
LDH加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁铝双金属氢氧化物负载硫化亚铁复合材料在土壤修复中的应用，其特征在于，所述复合材料为FeS@Mg2Al
‑
LDH。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将FeS@Mg2Al
‑
LDH加入到汞污染土壤中，并洒水，静置13天以上。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述FeS@Mg2Al
‑
LDH的添加量为汞污染土壤质量的0.002％～1％。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述FeS@Mg2Al
‑
LDH的添加量为汞污染土壤质量的0.02％～0.08％。5.根据权利要求1～4任一项所述的应用，其特征在于，所述土壤的含水率保持在30
±
5％。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述土壤的含水率保持在25
±
2％。7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述静置的时间为75
‑
85天。8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述静置的时间为400～500天。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫艳艳，胡冠钊，王丽娟，白杨，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：