一种重金属钝化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种重金属钝化剂及其制备方法和应用，属于重金属处理技术领域。本发明专利技术提供的一种重金属钝化剂具有颗粒状结构；具体的，颗粒状结构由膨润土和缓释胶囊在粘结剂的作用下团聚而成；缓释胶囊包括碱性颗粒以及包裹在碱性颗粒表面的pH敏感凝胶；pH敏感凝胶，当pH＞6.0时为半固态，当pH≤6.0时为液态。本发明专利技术提供的重金属钝化剂，能够有效钝化土壤和污泥中的重金属，抑制其迁移。本发明专利技术还提供了上述重金属钝化剂的制备方法和应用。上述重金属钝化剂的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属钝化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及重金属处理
，尤其是涉及一种重金属钝化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铅锌矿是重要的战略性矿产资源，用途极其广泛，主要用于电气、机械、军事、冶金、化工、轻工业和医药业等领域，在有色金属工业中占有重要的地位。随着铅锌工业的高速发展，铅锌冶炼产量急剧增加，传统工业中铅冶炼新增产能中50％以上采用落后的烧结锅、烧结盘工艺，这种技术无法有效回收冶炼烟气中的硫、砷等元素，可能会造成环境的污染，例如，有报道称，铅锌矿冶炼厂附近的Zn、Cd污染，已经扩散到离堆放场700m以外的范围，由此可知，提供方法处理土壤、污泥或水中的铅锌污染是非常重要的。
[0003]目前，用于重金属污染土壤的治理方法主要有物理修复、化学修复、生物修复技术，例如，有的方法采用客土、换土和深耕翻土等等手段，其中深耕翻土用于轻度污染土壤，而客土和换土是重污染区的常用方法，工程措施具有彻底、稳定的优点；还有技术显示，可以采用修复药剂可针对高含铅土壤进行修复，能将Pb离子转换成矿石型化合物。针对污染污泥的处理方法主要有固定深埋法。
[0004]上述对土壤/污泥的修复方法虽各有优势，但在针对铅锌污染场地土壤的修复上仍存在不足。具体的，客土/换土法工程量大、投资高，易破坏土体结构为避免二次污染，还要对污染土壤进行集中处理因此，只适用于小面积严重污染土壤的修复；化学修复方法多以单一污染修复为主，不适用于重金属复合污染场地的治理修复，并且可用于土壤修复的药剂原材料不易获得且价格较高，导致修复成本偏高；污泥的固定深埋法，长时间存储后，还容易导致污泥中重金属污染物的渗出。
[0005]综上，铅锌污染场地迫切需要修复，但是现有的修复方法仍存在效果不足、处理速度慢等缺点。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种重金属钝化剂，能够有效钝化土壤和污泥中的重金属，抑制其迁移。
[0007]本专利技术还提供了上述重金属钝化剂的制备方法。
[0008]本专利技术还提供了上述重金属钝化剂的应用。
[0009]根据本专利技术的第一方面实施例，提供了一种重金属钝化剂，所述重金属钝化剂具有颗粒状结构；
[0010]所述颗粒状结构由膨润土和缓释胶囊在粘结剂的作用下团聚而成；
[0011]所述缓释胶囊包括碱性颗粒以及包裹在所述碱性颗粒表面的pH敏感凝胶；
[0012]所述pH敏感凝胶，当pH＞6.0时为半固态，当pH≤6.0时为液态。
[0013]根据本专利技术实施例的重金属钝化剂，至少具有如下有益效果：
[0014](1)重金属钝化剂中，通常会包括生石灰等碱性颗粒，用于提升应用重金属钝化剂的环境pH，在提升pH的同时，还可促进重金属离子转化成对应的氢氧化物或氧化物沉淀。但是当碱性颗粒裸露时需要严格控制重金属钝化剂的投放比例，若过量，甚至会将酸性土地转变为板结的盐碱性土地。
[0015]本专利技术中，采用对特定pH敏感的凝胶包裹碱性颗粒，只有当环境pH降低时，pH敏感凝胶才能由半固态转变为液态，促进碱性颗粒的释放；若pH升高，则自动变为半固态，抑制碱性物质的释放。由此，本专利技术提供的重金属钝化剂，即便投放量超额，也不会使环境的pH变为碱性，且可持久的抑制环境酸性化。具有使用方便，效果持久等方面的优点。
[0016](2)本专利技术将膨润土和缓释胶囊团聚成球状，膨润土具有多孔结构，具有显著的物理吸附作用；碱性颗粒具有化学沉淀作用(重金属离子在碱性条件下倾向于生成氢氧化物或氧化物沉淀)；由此，物理吸附至重金属钝化剂中的重金属污染，被物理固定，或与缓释胶囊中释放的碱性颗粒发生反应被固定。膨润土的物理作用和碱性颗粒的化学作用相互结合，可将重金属污染集中固定起来，还可提升重金属钝化剂对被处理环境的处理效率，缩短处理时长。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述重金属钝化剂的粒径为0.7～2mm。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述粘结剂包括改性淀粉；所述改性淀粉中具有2
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乙酰噻吩官能团。
[0019]由于改性淀粉具有较强的粘结作用，且具有淀粉本身缓慢降解的特点。当所述重金属钝化剂应用于被处理环境时，粘结剂缓慢分解，相当于重金属钝化剂的结构缓慢崩塌，当表面的膨润土/缓释胶囊消耗完全时，内部新鲜的成本被裸露，并发挥作用。由此，相当于进一步提升了所述重金属钝化剂的控释作用，避免重金属钝化剂中碱性颗粒爆释导致被处理环境pH 变为碱性。
[0020]由于改性淀粉中具有2
‑
乙酰噻吩官能团，上述官能团对环境中的铅离子和锌离子具有较强的吸附作用，本身就具备钝化、固定重金属离子的作用。且当所述重金属钝化剂使用时，改性淀粉的链状结构会伸展，将环境中的重金属离子吸附至重金属钝化剂核心区域附近，以和碱性颗粒产生的局部碱性发生化学反应，提升所述重金属钝化剂对待处理环境的处理效率。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述改性淀粉的制备方法包括：将淀粉和高碘酸钠混合后，调节pH至3～5，得双醛淀粉；
[0022]之后以5
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氨基间苯二甲酸甲酯对所述双醛淀粉进行改性，并对所得淀粉进行肼酰化和2
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乙酰噻吩改性。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述粘结剂占所述重金属钝化剂的重量百分数为3～10％。
[0024]由此可在保证所述颗粒结构完整性的基础上，提升所述粘结剂带来的缓释效果。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述膨润土和所述缓释胶囊的重量比为1:1～10。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述膨润土和所述缓释胶囊的重量比为1:3～9。例如可以是约1:5。
[0027]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述膨润土和所述缓释胶囊的重量比为1:3～7。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述膨润土可通过80目筛网。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述缓释胶囊的粒径为0.05～0.2mm。
[0030]由此，可更好的结合所述重金属钝化剂的物理作用和化学作用，可提升对重金属的钝化比例和效率。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述碱性颗粒和所述pH敏感凝胶的重量比为2～20:1。
[0032]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述碱性颗粒和所述pH敏感凝胶的重量比为5～15:1。
[0033]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述碱性颗粒和所述pH敏感凝胶的重量比为10～15:1。
[0034]由此，可充分发挥所述pH敏感凝胶的缓释作用，同时尽可能保证所述重金属钝化剂中所述碱性颗粒的含量，进而保证所述重金属钝化剂的钝化效果。
[0035]根据本专利技术的一些实施例，所述碱性颗粒由碳酸氢钠和氧化钙组成。
[0036]根据本专利技术的一些实施例，所述碳酸氢钠和氧化钙的质量比为20～70:5～40。
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属钝化剂，其特征在于，所述重金属钝化剂具有颗粒状结构；所述颗粒状结构由膨润土和缓释胶囊在粘结剂的作用下团聚而成；所述缓释胶囊包括碱性颗粒以及包裹在所述碱性颗粒表面的pH敏感凝胶；所述pH敏感凝胶，当pH＞6.0时为半固态，当pH≤6.0时为液态。2.根据权利要求1所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述碱性颗粒包括碳酸氢钠和氧化钙中的至少一种。3.根据权利要求1所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述粘结剂包括改性淀粉；所述改性淀粉中具有2
‑
乙酰噻吩官能团。4.根据权利要求1～3任一项所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述膨润土和所述缓释胶囊的重量比为1:1～10。5.根据权利要求1～3任一项所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述碱性颗粒和所述pH敏感凝胶的重量比为2～20:1。6.根据权利要求1～3任一项所述的重金属钝化剂，其特征在于，所述粘结剂占...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙海威，张光文，郝迪，胡桂星，李威，
申请(专利权)人：中煤嘉沣湖南环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：