一种场地土壤重金属钝化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种场地土壤重金属钝化剂及其制备方法，涉及土壤污染修复技术领域；旨在解决现有土壤重金属钝化剂存在吸附效果差、持续时间短、污染易反复、改性工艺复杂且成本高昂的问题。步骤如下：1）将15

【技术实现步骤摘要】
一种场地土壤重金属钝化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及土壤污染修复
，尤其涉及一种场地土壤重金属钝化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]土壤是人类生存与发展所依赖的重要资源，是整个生态系统存在的基础。随着工业化和城镇化水平的迅速提高，城市规划不断更新，大批工业企业面临升级改造或搬迁腾地的问题。企业在多年生产过程中可能会产生大量重金属污染，对工业场地下的土壤产生巨大危害，危及周边居民及下一任土地使用者的生命安全。因此，在重新利用受重金属污染的场地前，需要对场地内的土壤进行修复以达到重新利用的相应要求。
[0003]目前，重金属污染的修复方法包括化学氧化还原、热脱附、水泥窑协同处置、植物修复、以及钝化稳定化等。相对来说，土壤重金属钝化方法具有花费少、见效快的优点，是治理重金属污染的一种行之有效的方法。其通过施加重金属钝化剂来改变土壤pH值、改变重金属元素在土壤中的赋存状态、增加吸附点位、以及促使重金属离子与钝化剂或土壤中的组分形成共沉淀，将土壤中的重金属转化为生物不可利用，抑制重金属在土壤中的迁移能力和生物有效性、降低重金属污染对环境生物的毒性，从而达到修复重金属污染土壤的目标。
[0004]一篇公开号为CN113046091A的中国专利技术专利申请公开一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法、施用方法，所述生物炭基钝化剂主要由以下原料制得：以质量份数计，生物炭30
‑
40份、聚丙烯酰胺10
‑
20份、风化煤10
‑
20份、生石灰10
‑
20份、膨润土10
‑
20份、油茶壳
‑
水热碳材料5
‑
10份和硅酸镁
‑
水热碳材料5
‑
10份。制备时，将生物炭、风化煤、生石灰、膨润土、油茶壳
‑
水热碳材料和硅酸镁
‑
水热碳材料混合造粒，采用聚丙烯酰胺融水后包裹冷冻干燥制得。该专利技术提供的生物炭基钝化剂虽然可以增加土壤碱性、降低土壤有效态汞比例，但对铅、镉、铬等重金属的吸附效果并不理想，尤其存在重金属吸附持续时间短、污染易反复等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高效吸附、稳定长效、工艺简单且成本低廉的重金属钝化剂及其制备方法。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0007]一种场地土壤重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，先将生物炭、粘土矿物破碎筛分，然后利用碱性溶液对生物炭和粘土矿物的混合物进行碱性改性，碱性改性后，通过聚合、脱水得到预制钝化剂，最后往预制钝化剂内加入酸碱调节剂进行pH值维持即可。
[0008]更为优选的是，所述场地土壤重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：1）将15
‑
40质量份的生物炭混合并粉碎，通过筛网筛分至0.150mm以下；2）将20
‑
40质量份的粘土矿物混合并粉碎，通过筛分至0.075mm以下；3）将上述步骤1）和步骤2）筛分后的生物炭和粘土
矿物混合，置于碱性溶液中形成混合溶液A；4）将上述步骤3）中制得的混合溶液A置于恒温反应容器中进行碱性改性，改性完成后获得混合溶液B；5）将0.0005
‑
0.002质量份的非离子型聚丙烯酰胺配成溶液后加入上述混合溶液B中，混合均匀后静置沉降；6）对沉降后的溶液进行抽滤，取滤饼自然风干，随后加入10
‑
20质量份的酸碱调节剂并混合均匀，即制得所述场地土壤重金属钝化剂。
[0009]更为优选的是，所述生物炭为牛粪生物炭、水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭的一种或多种。
[0010]更为优选的是，所述粘土矿物为伊利石、坡缕石、海泡石、蒙脱石、高岭土的一种或多种。
[0011]更为优选的是，所述酸碱调节剂为熟石灰、碳酸钠或碳酸氢钠。
[0012]更为优选的是，所述非离子型聚丙烯酰胺的分子量为1000
‑
1500万。
[0013]更为优选的是，在步骤4）中，所述恒温反应容器为水浴恒温振荡器中，以40
±
5r/min的振荡频率和50
±
5℃的水温振荡3
±
0.5h完成改性。
[0014]更为优选的是，在步骤5）中，非离子型聚丙烯酰胺配成的溶液的质量分数为1
±
0.2%，静置沉降时长为10
±
2min。
[0015]更为优选的是，在步骤6）中，抽滤的方式为真空抽滤，自然风干时长为2
±
0.5h。
[0016]一种场地土壤重金属钝化剂，其由如上所述的场地土壤重金属钝化剂的制备方法制得。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术的创新核心是：破碎+碱性改性+聚合+脱水+熟石灰维持pH值。由于粘土矿物表面的羟基和氧原子以及各种交换阳离子的水合作用，而且粘土矿物性脆易碎，使得粘土矿物在分散体系中迅速呈微细颗粒存在，即粘土矿物的泥化。粘土矿物在水中泥化一般荷负电且因泥化后粒径较小而电负性较高，使其易于吸附带正电荷的重金属阳离子而达到自身的电性中和。
[0018]另一个有益于重金属离子吸附的因素是钝化剂疏松多孔的结构。本专利技术将粘土矿物粉碎到0.075mm以下，粘土矿物在水中泥化后形成电负性很高的微细颗粒，如果将微细颗粒聚合在一起能组合产生多孔且电负性高、易于吸附重金属离子的结构。但颗粒间因粒度过小导致引力太小且因电负性大导致排斥力大而无法聚合，也形成不了多孔结构。本专利技术将非离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂加入可以通过吸附架桥、网捕颗粒来实现微细粘土颗粒的聚合及多孔结构的形成。同时，较大粒径的生物质颗粒也可以作为絮凝反应的晶核，诱导絮凝剂絮团的形成和快速成长，有效捕捉微细的粘土矿物颗粒。此时高电负性的粘土颗粒因絮团的网捕而聚合在一起，形成电负性高且内部具有多个微细孔的结构，有利于吸附重金属离子。
具体实施方式
[0019]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步的描述，使本专利技术的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面描述实施例是示例性的，旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0020]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
[0021]一种场地土壤重金属钝化剂，用于场地土壤重金属污染的治理，其按质量份由以下原料制成：生物炭15
‑
40份、粘土矿物20
‑
40份、酸碱调节剂10
‑
20份、非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）0.0005
‑
0.002份。
[0022]本专利技术所述的重金属钝化剂，适用于受重金属污染的场地土壤修复，该钝化剂具有吸附孔道多、作用效果长、材料廉价易得的特点；可以提高土壤中的有机质含量和吸附能力，提供长效的钝化效果，原材料及制作工艺简单，成本低廉。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场地土壤重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，先将生物炭、粘土矿物破碎筛分，然后利用碱性溶液对生物炭和粘土矿物的混合物进行碱性改性，碱性改性后，通过聚合、脱水得到预制钝化剂，最后往预制钝化剂内加入酸碱调节剂进行pH值维持即可。2.根据权利要求1所述的一种场地土壤重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将15
‑
40质量份的生物炭混合并粉碎，通过筛网筛分至0.150mm以下；2）将20
‑
40质量份的粘土矿物混合并粉碎，通过筛分至0.075mm以下；3）将上述步骤1）和步骤2）筛分后的生物炭和粘土矿物混合，置于碱性溶液中形成混合溶液A；4）将上述步骤3）中制得的混合溶液A置于恒温反应容器中进行碱性改性，改性完成后获得混合溶液B；5）将0.0005
‑
0.002质量份的非离子型聚丙烯酰胺配成溶液后加入上述混合溶液B中，混合均匀后静置沉降；6）对沉降后的溶液进行抽滤，取滤饼自然风干，随后加入10
‑
20质量份的酸碱调节剂并混合均匀，即制得所述场地土壤重金属钝化剂。3.根据权利要求1所述的一种场地土壤重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，所述生物炭为牛粪生物炭、水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种场地土壤重金属钝...

【专利技术属性】
技术研发人员：林茂宏，农海涛，戴龙，张起源，荣伍，阮博，黄石光，
申请(专利权)人：佛山市铁人环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：