一种用于重金属富集的土壤稳定化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于重金属富集的土壤稳定化剂及其制备方法。本发明专利技术利用酸改性增大粉煤灰对重金属离子的吸附效率，利用磁性四氧化三铁作为磁性组分，天然高分子海藻酸钠作为成型材料，制得土壤稳定化剂，施用在土壤中后，降低重金属离子在土壤中的生物有效性和迁移性；本发明专利技术方法制备的土壤稳定化剂具有磁性，能通过磁铁吸引从土壤中分离，从而降低土壤中重金属总量，避免因环境变化、老化失效等因素造成的重金属脱附、重新析出等问题；富集了重金属元素的土壤稳定化剂在土壤中分离后，经过提取工艺，可以实现重金属回收再利用。可以实现重金属回收再利用。可以实现重金属回收再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于重金属富集的土壤稳定化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于重金属污染土壤修复
，具体涉及一种用于重金属富集的土壤稳定化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]重金属污染的土壤主要包括铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)等剧毒重金属元素与危害性一般的铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)等元素。重金属污染物在自然条件下无法通过生物降解作用被消除，其产生的危害具有持久性。通过食物链的富集作用，重金属有可能进入农作物体内，威胁人类健康。在目前的土壤修复技术研究中土壤稳定化修复技术修复效果好，成本相对低廉，工艺灵活容易调整，具有广泛的应用前景。但现有技术中土壤稳定化面临着吸附效果差、重金属难以富集等技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于重金属富集的土壤稳定化剂及其制备方法，旨在得到一种可以降低土壤中重金属生物有效态含量和总量的土壤稳定化剂的制备方法，而且该产品施用后能从土壤中分离，将重金属富集到土壤稳定化剂中。
[0005]为了实现以上技术效果，本申请提供以下技术方案：
[0006]一种用于重金属富集的土壤稳定化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将四水合氯化亚铁(FeCl2·
4H2O)和六水合氯化铁(FeCl3·
6H2O)溶解于水中，将溶液剧烈搅拌，在通氮气保护条件下滴加氨水，在室温下反应，用磁铁对所得固体进行磁化分离，清洗、干燥，得到四氧化三铁磁性组分；
[0008](2)取筛分后的粉煤灰与酸液混合振荡，随后过滤取出粉煤灰，清洗、干燥，即制得活性组分；
[0009](3)将磁性组分与活性组分加入到水中超声，之后加入海藻酸钠搅拌，将混合液滴加至氯化钙溶液中交联成型，静置，随后清洗、干燥，制得土壤稳定化剂。
[0010]进一步的，步骤(1)中，四水合氯化亚铁和六水合氯化铁摩尔比为1：(1.8
‑
2.2)。
[0011]进一步的，步骤(1)中，所制得溶液中四水合氯化亚铁浓度为0.5～5mol/L。
[0012]进一步的，步骤(1)中，氨水的质量分数为5～10wt％，用量为30～50mL。
[0013]进一步的，步骤(1)中，滴加氨水后室温反应0.2～1h。
[0014]进一步的，步骤(1)中，用乙醇和超纯水清洗3次，然后在真空下50℃干燥10h。
[0015]进一步的，步骤(2)中，筛分时所用筛网的尺寸为100～300目。
[0016]进一步的，步骤(2)中，酸液为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种，酸液浓度为0.5～2mol/L。
[0017]进一步的，步骤(2)中，粉煤灰和酸液混合比例为50～150g/L。
[0018]进一步的，步骤(2)中，以超纯水清洗3次，在真空下70℃干燥24h。
[0019]进一步的，步骤(3)中，超声时间为0.5～1h。
[0020]进一步的，步骤(3)中，加入海藻酸钠后用300rpm转速搅拌1～2h。
[0021]进一步的，步骤(3)中，磁性组分、活性组分、海藻酸钠、水的质量比为:1～3：2～5:1～2:100。
[0022]进一步的，步骤(3)中，氯化钙溶液的浓度为4～8wt％。
[0023]进一步的，步骤(3)中，静置时间为3～5h。
[0024]进一步的，步骤(3)中，用超纯水清洗3～5次，置于真空干燥箱60℃下干燥24～48h。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]本专利技术方法利用工业废弃物粉煤灰作为活性组分原料，利用酸改性增大粉煤灰对重金属离子的吸附效率，利用磁性四氧化三铁作为磁性组分，天然高分子海藻酸钠作为成型材料，制得土壤稳定化剂，施用在土壤中后，土壤中处于生物有效态的重金属离子在水分的运输下穿过海藻酸钠凝胶网络与粉煤灰通过吸附与离子交换作用结合，降低重金属离子在土壤中的生物有效性和迁移性；进一步的，本专利技术方法制备的土壤稳定化剂具有磁性，能通过磁铁吸引从土壤中分离，从而降低土壤中重金属总量，避免因环境变化、老化失效等因素造成的重金属脱附、重新析出等问题；富集了重金属元素的土壤稳定化剂在土壤中分离后，经过提取工艺，可以实现重金属回收再利用。
附图说明
[0027]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0028]图1为本专利技术制备产品结构示意图；
[0029]图2为本专利技术制备产品在应用中的功能实现过程。
具体实施方式
[0030]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]本专利技术提供一种用于重金属富集的土壤稳定化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0032]磁性组分制备：将四水合氯化亚铁(FeCl2·
4H2O)和六水合氯化铁(FeCl3·
6H2O)溶解于超纯水中，四水合氯化亚铁和六水合氯化铁摩尔比为1/1.8～1/2.2，所制得溶液中四水合氯化亚铁浓度为0.5～5mol/L。将溶液剧烈搅拌1～5分钟，在通氮气保护条件下逐滴滴加质量分数5～10wt％的氨水30～50mL。在室温下连续反应0.2～1h，用磁铁对所得固体进行磁化分离，用乙醇和超纯水清洗3次，然后在真空下50℃干燥10h得到四氧化三铁磁性组分。
[0033]活性组分制备：取筛分后的粉煤灰与酸液混合，筛网尺寸为100～300目，酸液为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种，酸液浓度为0.5～2mol/L，混合比例为50～150g粉煤灰/升酸
液。在100～200rpm，20～30℃条件下振荡6～24h，随后过滤取出粉煤灰，以超纯水清洗3次，在真空下70℃干燥24h，即制得活性组分。
[0034]成型造粒：将磁性组分与活性组分加入到超纯水中超声0.5～1h，之后加入海藻酸钠用300rpm转速搅拌1～2h，磁性组分、活性组分、海藻酸钠、水的质量比为:1～3：2～5:1～2:100，将混合液逐滴缓慢滴加至4～8wt％的氯化钙溶液中交联成型，静置3～5h后用超纯水对复合凝胶颗粒清洗3～5次，置于真空干燥箱60℃下干燥24～48h后即制得土壤稳定化剂。
[0035]所制备得到的土壤稳定化剂如图1所示，该土壤稳定化剂包括：磁性组分、活性组分和承载基质；其中，磁性组分为磁性四氧化三铁，活性组分为改性粉煤灰，承载基质为海藻酸钠凝胶。如图2所示，
[0036]①
将土壤稳定化剂加入被重金属污染的土壤中，
②
在土壤表面喷水以促进重金属离子溶出，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤稳定化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将四水合氯化亚铁和六水合氯化铁溶解于水中，将溶液剧烈搅拌，在通氮气保护条件下滴加氨水，在室温下反应，用磁铁对所得固体进行磁化分离，清洗、干燥，得到磁性组分；(2)取筛分后的粉煤灰与酸液混合振荡，随后过滤取出粉煤灰，清洗、干燥，即制得活性组分；(3)将磁性组分与活性组分加入到水中超声，之后加入海藻酸钠搅拌，将混合液滴加至氯化钙溶液中交联成型，静置，随后清洗、干燥，制得土壤稳定化剂。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，四水合氯化亚铁和六水合氯化铁摩尔比为1：(1.8
‑
2.2)；所制得溶液中四水合氯化亚铁浓度为0.5～5mol/L；氨水的质量分数为5～10wt％，用量为30～50mL。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，滴加氨水后室温反应0.2～1h；步骤(1)中，用乙醇和超纯水清洗3次，然后在真空下50℃干燥10h。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯肖邦，臧玉魏，谢连科，李乐丰，崔相宇，尹建光，吴中杰，齐国栋，张国英，王坤，巩泉泉，李方伟，郭本祥，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：