一种有机物-重金属复合污染土壤的铁碳基修复材料及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术涉及一种有机物

【技术实现步骤摘要】
一种有机物
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重金属复合污染土壤的铁碳基修复材料及其制备方法和使用方法


[0001]本专利技术属于土壤污染治理领域，尤其涉及一种有机物
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重金属复合污染土壤的铁碳基修复材料及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]土壤作为自然界中不可逆转的自然资源之一，为人类的生存提供了必不可少的物质基础。如今，随着人类生产生活的快速发展，土壤遭受污染越来越严重。目前，有机物
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重金属复合污染已经成为一种普遍的土壤污染形式，由于重金属和有机物之间存在复杂的相互作用，且修复机理也不尽相同，如果不进行有效治理，污染物质累计，将会对人体健康和土壤环境造成巨大影响。目前，对污染土壤的研究主要停留在单一种类污染物的研究，有机物
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重金属复合污染土壤的修复技术研究较少。因此，处理有机物
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重金属复合污染土壤，对于生态环境及人类健康等方面均具有重要意义。
[0003]目前，已有研究人员对有机物
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重金属复合污染土壤的修复材料进行了研究。CN104327859B公开了一种用于重金属和有机物污染同步治理的土壤原位修复剂，所述原位修复剂包括混合物A和混合物B，所述混合物A包括以下组分：杭锦2#土100份、活性炭10～30份、水泥20～50份、有机絮凝剂2～5份，所述混合物B包括以下组分：硫代硫酸钠16～32份以及下列任意两种以上的组分：氧化铁16～32份、硫酸钙48～96份、硫酸铝32～80份和碱金属碳酸盐16～32份，所述混合物B占总量的质量百分比为20％～30％；所述混合物A中还含有土壤菌。所述方法通过多种组分的协同作用，同时将土壤中的有机污染物降解和吸附去除。
[0004]CN212494528U公开了一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、回转窑、气固分离装置、电极槽喷淋液储存装置、储水装置与第二混合装置；所述电极槽设置有阳极板与阴极板，经回转窑处理的土壤放置于阳极板与阴极板之间；所述修复装置系统通过回转窑与电极槽的设置，能够对土壤中的有机物进行处理，还能够对去除有机物后的土壤中的重金属进行处理。所述修复装置系统的占地面积大，设备运行成本高。
[0005]CN109248912A公开了一种镍和有机物污染土壤修复的方法，所述方法包括以下步骤：(1)对土壤进行破碎处理，然后投加含有硫酸铁和过氧化氢的酸性混合溶液中，搅拌反应，过滤，干燥；(2)将步骤(1)得到的土壤加入秸秆颗粒和氧化钙粉末混合，在840
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850℃进行真空热解反应保温30min，然后降温至400℃温1h，冷却至室温；(3)将步骤(2)处理后的土壤进行研磨处理，采用磁铁将土壤颗粒中的铁粉和镍粉吸走，得到处理后的土壤。所述方法通过高温强化分解、碳热还原和磁力分离，分离镍和有机物。但所述方法需要高温分解土壤，热分解方式处理有机物污染土壤产生的废气不能有效净化，容易造成污染物扩散与迁移等问题，还需要通过磁铁将铁粉和镍粉吸除，工艺流程复杂且能耗高。
[0006]CN107282617A公开了一种多环芳烃
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重金属污染土壤修复方法，所述修复方法包括以下步骤：按照淋洗剂和土的重量比为10：1～30：1加入淋洗剂淋洗多环芳烃
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重金属污
染土壤12～24h；所述淋洗剂由5000～8000mg/L的N
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十二酰基ED3A溶液和200～300mg/L壳聚糖溶液组成；所述N
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十二酰基ED3A溶液和壳聚糖溶液的体积比为3～5：1。所述螯合型表面活性剂
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N
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十二酰基ED3A与壳聚糖溶液复配作为淋洗剂，但易造成地下水等环境的二次污染，成本高，难以根治，也不适用于工业化应用。
[0007]目前，针对有机物
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重金属土壤污染的复合性和多样性，提供一种廉价易得、使用方便、环保、高效且针对有机物
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重金属均有修复效果的污染土壤修复材料，仍然是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种有机物
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重金属复合污染土壤的铁碳基修复材料及其制备方法和使用方法，所述铁碳基修复材料能够高效的处理有机物
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重金属复合污染土壤或重金属污染土壤，同时避免了大型处理装置运行成本高、处理工艺复杂的问题。所述铁碳基修复材料利用了各组分之间的协同作用，能够对复合污染土壤中的有机污染物氧化分解及重金属进行固化、稳定化。
[0009]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种有机物
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重金属复合污染土壤的铁碳基修复材料，所述铁碳基修复材料包括以下组分：铁碳基复合材料、pH调节剂、氧化剂和吸附辅助剂；
[0011]所述铁碳基复合材料包括生物炭
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纳米零价铁复合材料和铁基氧化物
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水热碳复合材料。
[0012]本专利技术中，所述铁碳基修复材料利用了各组分之间的协同作用，对有机物
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重金属复合污染土壤中的有机物进行氧化分解以及对重金属进行固化、稳定化。本专利技术利用了铁碳基复合材料的多种物理、化学协同作用，能够氧化分解易降解的有机物及降低重金属污染物的迁移性。
[0013]本专利技术中铁碳基复合材料的物理、化学协同作用主要有：铁碳基复合材料相当于多个微小铁碳原电池，其粒径小、比表面积大、减小了传质阻力，有利于土壤中的有机污染物快速降解及有利于通过电解反应使重金属元素以单质的形式在铁碳基复合材料表面析出，达到降解有机物及降低重金属元素的迁移性的目的；由金属活动性顺序或金属标准电极电位可知，金属活动性顺序位于铁之后的元素可被铁置换出附着于铁表面，而铁以亚铁离子形式析出；一些氧化性较强的离子或化合物能够被铁或亚铁离子还原为低价离子或化合物，如可将六价铬还原为低毒性、低迁移性的三价铬；当金属元素被还原成单质时，伴随着大量Fe
3+
和Fe
2+
离子的析出，当介质处于弱酸性至碱性时，形成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮体，新生成的Fe(OH)2和Fe(OH)3絮体的絮凝沉淀能力远高于普通三氯化铁、聚合硫酸铁等水解形成的Fe(OH)2和Fe(OH)3絮体的絮凝沉淀能力，能够将重金属离子吸附在其表面形成共沉淀，有效的降低重金属离子的迁移性。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述生物炭
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纳米零价铁复合材料的制备过程包括：将生物炭和纳米零价铁搅拌混合，得到所述生物炭
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纳米零价铁复合材料。
[0015]优选地，所述生物炭和纳米零价铁的质量比为1：(1～3)，例如可以是1:1、1:1.5、1:2、1:2.5或1:3等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机物
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重金属复合污染土壤的铁碳基修复材料，其特征在于，所述铁碳基修复材料包括以下组分：铁碳基复合材料、pH调节剂、氧化剂和吸附辅助剂；所述铁碳基复合材料包括生物炭
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纳米零价铁复合材料和铁基氧化物
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水热碳复合材料。2.根据权利要求1所述的修复材料，其特征在于，所述生物炭
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纳米零价铁复合材料的制备过程包括：将生物炭和纳米零价铁搅拌混合，得到所述生物炭
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纳米零价铁复合材料；优选地，所述生物炭和纳米零价铁的质量比为1：(1～3)；优选地，所述搅拌的转速为200～800r/min；优选地，所述混合的时间为8～12h；优选地，所述生物炭的制备方法包括：将竹和/或椰壳在600～650℃下煅烧1.5～2h，研磨后得到所述生物炭；优选地，所述研磨后的粒径为200～300nm；优选地，所述纳米零价铁的制备方法包括：将亚铁盐、分散剂与溶剂混合，然后加入还原剂，得到所述纳米零价铁；优选地，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮；优选地，所述还原剂包括硼氢化钠和/或水合肼；优选地，所述亚铁盐与分散剂的质量比为1:(2～20)；优选地，所述亚铁盐与还原剂的摩尔比为1:(2～6)。3.根据权利要求1或2所述的修复材料，其特征在于，所述铁基氧化物
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水热碳复合材料包括铁氧化物
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水热碳复合材料和/或铁锌氧化物
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水热碳复合材料；优选地，所述铁氧化物
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水热碳复合材料的制备过程包括：将三价铁盐与葡萄糖混合，调节pH后进行热陈化处理；优选地，所述铁氧化物
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水热碳复合材料中的铁和碳元素的摩尔比为1：(1～6)；优选地，所述混合的时间为0.5
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1h；优选地，所述调节pH为将pH调节至2～8；优选地，所述热陈化的温度为160～180℃；优选地，所述热陈化的时间为8～12h。4.根据权利要求3所述的修复材料，其特征在于，所述铁锌氧化物
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水热碳复合材料的制备过程包括：将三价铁盐、锌盐与葡萄糖混合，调节pH后进行热陈化处理；优选地，所述铁锌氧化物
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水热碳复合材料中的铁、锌和碳元素的摩尔比为1：0.5：(1～6)；优选地，所述混合的时间为0.5
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1h；优选地，所述调节pH为将pH调节11～13；优选地，所述热陈化的温度为120～160℃；优选地，所述热陈化的时间为8～12h。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛战坡，曹永生，毕学，刘鹄，马庆朋，周燕，杨凯，武金发，
申请(专利权)人：北京润鸣环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：