一种重金属污染土壤修复方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属污染土壤修复方法，其特征在于：将研磨至粒度为10μm以下的磷矿石粉、沸石粉、膨润土和麦饭石粉混合后经过机械力活化改性，加入粘结剂制粒成重金属污染土壤修复剂，装入长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体埋在污染土壤中或放入排水暗管中；在自然降水或人工灌水条件下，或浇入小分子有机物，经过一段时间清洗，经检测土壤重金属含量下降到规定值或修复剂吸附到接近饱和时，将装有重金属污染土壤修复剂的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体从土中取出后封存或再处理。本发明专利技术能在高效节约资源、低成本的工艺基础上，有效富集和清除土壤中的重金属，将土壤中的重金属安全取出并固定，避免其产生二次污染。避免其产生二次污染。避免其产生二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤修复方法


[0001]本专利技术属于土壤环境治理领域，涉及一种重金属污染土壤修复剂的配方与制备方法，以及重金属污染土壤的修复方法。

技术介绍

[0002]联合国粮农组织《世界土壤资源状况》(2015)报告指出：全球土壤资源状况不容乐观，土壤污染已成为全球土壤功能退化所面临的最主要的威胁之一。我国目前大量土地遭受不同程度的污染，其中被重金属污染的耕地面积约为2
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105km2，占我国耕地总量的1/5左右，我国每年土壤重金属污染导致的粮食减产和粮食污染总量高达2000万吨，造成的直接经济损失高达200亿元。重金属污染土壤修复技术越来越受到重视，目前土壤重金属修复方法有土壤清洗法、生物修复法和原位固定修复等，现列举如下：(1)土壤淋洗法：通过浸提剂将土壤中重金属浸提出来。通常利用水和化学浸提剂使土壤中重金属溶解成溶液状态排出土体，通过反复冲洗，降低土壤重金属含量。缺点就是浸出液的后续处理问题多、难度大；清洗液如果直接排放，容易造成二次污染；如果蒸干浓缩工作量大，现实中难于操作。(2)生物修复法：在污染土壤上种植对重金属吸收能力较强的植物，通过植物吸收土壤中重金属，从而降低土壤重金属含量的方法。缺点是周期长，吸收重金属的植物处理存在难度，需要专门的焚烧处理装置，现实中实施难度大。(3)土壤原位固定修复法：添加土壤修复剂改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共沉淀作用，改变重金属在土壤中的存在形态，降低其生物有效性、迁移性，将重金属转变为稳定的化学状态，是治理修复重金属污染土壤的有效途径，减轻重金属对环境和人体的危害。缺点是只减少植物对重金属的吸收，但不降低土壤重金属含量，重金属始终在土壤中存在隐患。
[0003]磷矿石、膨润土、沸石、麦饭石、凹凸棒等矿物粉体具有对重金属的吸附或固定作用，可用于重金属污染土壤修复。我国磷矿资源居世界第二位，膨润土资源也非常丰富，储量世界第一位，矿床遍及全国各地，总藏量在10亿吨以上。世界范围内我国是主要凹凸棒石资源国和生产国之一，江苏省盱眙县的凹凸棒石矿藏量占我国凹凸棒石矿藏的70％，占世界凹凸棒石矿藏的35％。麦饭石内部富含许多蜂窝状微孔隙和大量次生孔隙，具有良好的吸附性、溶出性、矿化性和生物活性。用土壤淋洗法修复重金属污染土壤投资及消耗相对较少，技术关键是寻找既能提取各种形态的重金属、又不破坏土壤结构的淋洗剂。用来提取土壤重金属的主要有：硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠、草酸、柠檬酸、EDTA和DTPA等。EDTA能在较宽的pH范围内与大部分金属(特别是过渡金属)形成稳定的复合物，不仅能解吸被土壤吸附的金属，也能溶解不溶性的金属化合物，现已证明EDTA是最有效的鳌合提取剂；但EDTA价格昂贵，对EDTA的回收还存在许多未解决的技术问题。无机化合物是腐蚀性的，不可逆转地破坏土壤，并产生大量废液；合成有机鳌合剂残留在环境中，可能导致处理场所的重金属向四周或地下水迁移，造成二次污染。有机酸(如柠檬酸、草酸)是天然有机鳌合剂，对环境无污染，易被生物降解，对重金属的清除能力也比较稳定，草酸铵、硝酸铵和磷酸二氢铵等铵盐对Zn和Pb有理想的萃取效果。因此，这几种物料作为低成本的修复剂处理污染介质有
很好的应用前景。
[0004]本专利技术的主旨就是克服传统单一重金属污染土壤修复方法的缺点和不足，采用化学淋洗和对重金属吸附固定结合的方法，通过机械力活化作用制备土壤重金属修复剂，使矿粉具有微小粒径、高表面积、颗粒表面存在分形维度的纳米颗粒和内部的晶体缺陷，施入后使其与土壤重金属结合率更高、结合速率更快，降低土壤重金属含量，不会为供试土壤引入新的重金属污染物，避免二次污染。既可利用廉价的中低品位磷矿资源，又使农田土壤重金属污染得到有效的治理，是一项成本低廉、环境友好的新技术，对高效修复重金属污染土壤及利用矿产资源均具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，以及利用该重金属污染土壤修复剂对重金属污染土壤的修复方法。本专利技术优选对重金属具有固定和吸附作用的原料，经机械力活化改性提升效能制备修复剂，采用清洗
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吸附固定方法，有效去除污染土壤中的重金属，避免产生二次污染。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：
[0007]一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，由机械力活化的磷矿石、沸石、膨润土和麦饭石粉混合制粒构成，活化矿粉的粒度均为10μm以下，四种物料按8～50∶＞0～50∶＞0～40∶＞0～30比例混合并装在长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体中。
[0008]一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，采用磨机将磷矿石、沸石、膨润土和麦饭石粉研磨至粒度为10μm以下，均匀混合并通过机械力活化改性，然后将改性后的矿粉加入粘结剂，再用圆盘法或滚筒法制成直径为1～5mm的颗粒，制粒的颗粒土壤修复剂装入直径1～10cm的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体中，用于吸附或固定土壤溶液中的重金属离子。
[0009]所述的粘结剂选用淀粉、糊精、聚乙烯醇或凹凸棒土之一或两种以上混合物的溶液。
[0010]所述的混合设备采用高速搅拌机，所用的机械力活化设备采用高能球磨机、高能搅拌磨、振动磨、行星球磨机任意一种进行。
[0011]一种重金属污染土壤修复方法，其特征在于，将装有重金属污染土壤修复剂的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体埋在污染土壤中或放入排水暗管中，在自然降水或人工灌水条件下，经过一段时间清洗，经检测土壤重金属含量下降到规定值或修复剂吸附到接近饱和时，将装有重金属污染土壤修复剂的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体从土中取出封存或处理。
[0012]一种重金属污染土壤修复方法还可以下述方式实现，将装有重金属污染土壤修复剂的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体埋在污染土壤中或放入排水暗管中，通过浇入小分子有机物淋洗液，经过一段时间淋洗，经检测土壤重金属含量下降到规定值或修复剂吸附到接近饱和时，将装有重金属污染土壤修复剂的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体从土中取出封存或处理。
[0013]其中，浇入小分子有机物淋洗液为鼠李糖脂、皂苷、柠檬酸、苹果酸、EDTA、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸或亚氨基二琥珀酸其中之一或两种以上混合物。
[0014]本专利技术的显著优点在于：
[0015]1.为提升矿物对重金属的修复效果，采用本研究团队的机械力活化改性技术提升矿物活性，矿物超细加工过程中通过塑性变形和生成缺陷的方式吸收部分机械能，达到高能失稳的状态，从而增大其反应活性。活化过程使矿物晶体结构非晶化和产生无定形物质，是矿物活性提高和发生化学反应速度加快的根本原因，而不仅仅是因为比表面积的增加。磷矿粉的粒径越小、比表面积越大，晶体结构破坏越严重，XRD衍射峰明显降低，这是粉碎机械力导致晶体结构无序化和矿物传统解理方式被削弱的结果。
[0016]2.本专利技术采用了化学淋洗和吸附固定结合的方式，将污染土壤的重金属吸附固定并取出处理。单一浇水淋洗Pb、Z本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，由机械力活化的磷矿石、沸石、膨润土和麦饭石粉混合制粒构成，活化矿粉的粒度均为10μm以下，四种物料按8～50∶＞0～50∶＞0～40∶＞0～30比例混合并装在长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体中。2.一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，采用磨机将磷矿石、沸石、膨润土和麦饭石粉研磨至粒度为10μm以下，均匀混合并通过机械力活化改性，然后将改性后的矿粉加入粘结剂，再用圆盘法或滚筒法制成直径为1～5mm的颗粒，制粒的颗粒土壤修复剂装入直径1～10cm的长无纺布袋、密孔长尼龙袋或管状体中，用于吸附或固定土壤溶液中的重金属离子。3.根据权利要求2所述重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，粘结剂选用淀粉、糊精、聚乙烯醇或凹凸棒土之一或两种以上混合物的溶液。4.根据权利要求2所述重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述的混合设备采用高速搅拌机，所用的机械力活化设备采用高能球磨机、高能搅拌磨、振动磨、行星球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仙梅，卢昌艾，何振全，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：