一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重（类）金属污染土壤或废水的方法技术

本发明专利技术提供了一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重(类)金属污染土壤或废水的方法，涉及重金属污染处理技术领域。本发明专利技术将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；在含磷酸盐的第一反应液中加碱调节pH值至10～12进行第二沉淀反应；将所得第二反应液进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。本发明专利技术制备的稳定化功能材料环境友好，且具有较大比表面积及丰富的表面官能团，能够同时稳定多种重(类)金属，可对重(类)金属复合污染的土壤或废水进行有效修复。水进行有效修复。水进行有效修复。

【技术实现步骤摘要】
一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重（类）金属污染土壤或废水的方法


[0001]本专利技术涉及重金属污染处理
，特别涉及一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重(类)金属污染土壤或废水的方法。

技术介绍

[0002]随着工业经济的快速发展，土壤环境问题日益凸显。据报道，全球约有 1000万个土壤污染场地，其中高于50％的污染场地被重(类)金属污染，且有 2000多万公顷土地被重(类)金属镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、锑(Sb)、铬(Cr)和镍(Ni)等污染。重(类)金属具有高毒性，不易降解，且容易在食物链中生物累积，这对人类健康和生态环境安全构成了严重威胁。因此，重(类)金属污染已成为迫切需要解决的环境问题，尤其是多重(类)金属复合污染土壤形势严峻。
[0003]与其他修复技术相比，原位稳定化被证明是一种有效、简单和低成本的修复技术。目前，市场上常采用的稳定化修复材料主要包括各类粘土矿物(膨润土、高岭石等)、含磷物质(磷矿粉、磷酸钙等)、金属(氢)氧化物(铁基材料等)、有机材料(腐植酸、有机肥等)、硅质材料(硅藻土、粉煤灰等)、生物炭(骨炭、稻壳炭等)和新型纳米材料等。然而，这些研究大多集中在污染土壤中单个有毒重(类)金属的稳定化，而对于复合污染土壤中多种重(类)金属同时稳定化的研究尚未报道。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重(类)金属污染土壤或废水的方法。本专利技术提供的多金属同步稳定化功能材料能够同时稳定多种重(类)金属，对重(类)金属复合污染的土壤或废水进行有效修复或净化。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种多金属同步稳定化功能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；
[0008] (2)在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节pH值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液；
[0009] (3)将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0010]优选地，所述步骤(1)中二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合的方法为：
[0011]将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐和水混合，得到混合盐水溶液；
[0012]在所述混合盐水溶液中加入分散材料，混合得到混合分散液；
[0013]在所述混合分散液中加入磷酸盐。
[0014]优选地，所述步骤(1)中二价铁盐为FeSO4、FeSO4·
7H2O、FeCl2和 Fe(NH4)2(SO4)2·
6H2O中的一种或几种；所述三价铁盐为Fe2(SO4)3·
xH2O、 FeCl3和NH4Fe(SO4)2中的一种或几种；所述二价锰盐为MnSO4、MnSO4·
H2O 和MnCl2·
6H2O中的一种或几种；所述磷酸盐为NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、 NaH2PO4、Na2HPO4、KH2PO4和K2HPO4中的一种或几种。
[0015]优选地，所述步骤(1)二价铁盐中的Fe
2+
、三价铁盐中的Fe
3+
和二价锰盐中的Mn
2+
的摩尔量之和与磷酸盐中的PO
43
‑
的摩尔比为1.4～13:1；所述 Fe
2+
、Fe
3+
和Mn
2+
的摩尔比为1～5:1～5:1～5。
[0016]优选地，所述步骤(1)中的分散材料为高岭土、累托石、凹凸棒土、海泡石和白炭黑中的一种或几种；所述分散材料的质量为二价铁盐中铁元素、三价铁盐中铁元素和二价锰盐中锰元素质量之和的10～25％。
[0017]优选地，所述第一沉淀反应和第二沉淀反应的时间独立地为30～120min；所述第一沉淀反应和第二沉淀反应均在搅拌条件下进行，搅拌速度独立地为 200～500r/min。
[0018]优选地，所述步骤(3)中干燥的温度为60～450℃。
[0019]本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的多金属同步稳定化功能材料；所述多金属同步稳定化功能材料的化学成分包括磷酸盐化合物、铁锰氧化物和铁锰氢氧化物；所述多金属同步稳定化功能材料的孔径为 4～15nm，比表面积为110～190m2/g，总孔体积为0.14～0.44cm3/g。
[0020]本专利技术还提供了一种修复重金属和/或类重金属污染土壤或废水的方法，包括以下步骤：
[0021]将所述重金属和/或类重金属污染土壤或废水与稳定化修复材料混合进行修复；所述重金属和/或类重金属包括Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、As和 Sb中的一种或几种；所述稳定化修复材料为以上技术方案所述的多金属同步稳定化功能材料。
[0022]优选地，当修复重金属和/或类重金属污染土壤时，所述稳定化修复材料的质量为土壤质量的0.1～3％，所述修复的温度为10～40℃，时间为10～35 天；当修复重金属和/或类重金属污染废水时，所述稳定化修复材料在废水中的投加量为0.2～3g/L，所述修复的温度为10～40℃，时间为3～24小时。
[0023]本专利技术提供了一种多金属同步稳定化功能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；(2)在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节pH值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液；(3)将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术制备的稳定化功能材料不仅环境友好，而且疏松多孔，具有较大的比表面积以及丰富的表面官能团，主要的化学成分为磷酸盐化合物和铁
‑ꢀ
锰(氢)氧化物，同时具备磷酸盐化合物和铁
‑
锰(氢)氧化物对重(类)金属的稳定化性能，其中，磷酸基团可以与重金属阳离子形成强配合物或沉淀，铁锰(氢)氧化物表面羟基对含氧离子如As、Sb和Cr具有良好的亲和力，可以形成稳定的配合物。因此，本专利技术制备的稳定化功能材料能够同时有效地稳定多种重(类)金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、As和Sb)，能够对重(类)金属复合污染的土壤
或废水进行有效修复或净化。本专利技术加入分散材料，可以有效地防止铁
‑
锰(氢)氧化物团聚，且能够增加功能材料表面负电荷，促进功能材料对重金属阳离子的吸附；进一步地，本专利技术在沉淀反应前加入分散材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多金属同步稳定化功能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；(2)在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节pH值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液；(3)将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合的方法为：将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐和水混合，得到混合盐水溶液；在所述混合盐水溶液中加入分散材料，混合得到混合分散液；在所述混合分散液中加入磷酸盐。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价铁盐为FeSO4、FeSO4·
7H2O、FeCl2和Fe(NH4)2(SO4)2·
6H2O中的一种或几种；所述三价铁盐为Fe2(SO4)3·
xH2O、FeCl3和NH4Fe(SO4)2中的一种或几种；所述二价锰盐为MnSO4、MnSO4·
H2O和MnCl2·
6H2O中的一种或几种；所述磷酸盐为NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、NaH2PO4、Na2HPO4、KH2PO4和K2HPO4中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)二价铁盐中的Fe
2+
、三价铁盐中的Fe
3+
和二价锰盐中的Mn
2+
的摩尔量之和与磷酸盐中的PO
43
‑
的摩尔比为1.4～13:1；所述Fe
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骞，许瑞，金胜明，姜涛，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：