一种重金属污染土壤修复材料制备及修复方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤修复材料制备及修复方法，制备方法步骤如下a.将多孔基材与磁性粉末材料、粘结剂混合搅拌，然后喷雾成型，制备成磁性微球颗粒；b.将步骤a中制备的磁性微球颗粒在稀酸溶液或硝酸铵溶液中浸泡后再烘干；c.将步骤b中制备的材料与偶联剂发生反应，得到对重金属具有吸附作用和功能磁性的重金属污染土壤修复材料。与现有技术相比，本发明专利技术的材料强度大，稳定性好，而且具有磁性，易于回收，回收后将修复材料上吸附的重金属离子洗涤后可多次循环使用；具有特定官能团，可选择性吸收目标重金属离子，选择性高；能够更大程度的吸附土壤中的活性重金属离子，吸附效果好。附效果好。附效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤修复材料制备及修复方法


[0001]本专利技术属于修复重金属污染土壤领域，具体为一种重金属污染土壤修复材料制备及修复方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着快速工业化和城市化，大量重金属通过各种途径排放进环境中，造成严重的土壤重金属污染问题。《全国土壤污染状况调查公报》显示，土壤收重金属污染问题严重，重金属超标率为13.3％，中重度污染耕地达到5000万亩左右，而且呈现不断加剧的趋势，土壤污染已经成为一个不容忽视得严重问题。农用地重金属一般指汞、镉、砷、铬和铅五种，以镉污染最为严重，土壤中的镉含量增加，不仅导致农产品品质下降，而且严重威胁人体健康，因此，重金属污染，特别是镉污染的治理已经成为目前亟需解决的重大问题。
[0003]目前，世界各国都很重视对重金属污染土壤的修复，并开展了广泛的研究。治理重金属污染土壤的方法主要有两种，一种是改变重金属在土壤中存在的形态，使其钝化，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。土壤修复主要有物理修复、化学修复和生物修复等技术。
[0004]物理修复技术主要有置换法、淋洗法、热处理法和电解法。其中置换法是将污染的土壤移走，或在污染的土壤上部覆盖未污染的新土，处理后污染的土壤仍然存在，污染并未消除。淋洗法使用能与重金属离子结合成配位体或沉淀的化合物淋洗污染的土壤，将重金属固定或移走，该方法投资大，易造成地下水污染及土壤养分流失、土壤性质改变。热处理法是将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物如汞挥发并收集起来进行回收或处理，此方法仅适用于挥发性重金属，对镉的去除有限。电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走，效果彻底、稳定，但该修复效果与土壤pH、缓冲性能、土壤组分及污染金属种类相关性大，实施工艺复杂，修复成本高，时间长。化学修复技术是向污染土壤中加入改良剂或抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。如镉离子的活性受土壤pH影响较大，通过对镉污染的土壤施用石灰，提高土壤中pH，可使土壤中的镉离子有效态含量降低，从而有效抑制农作物对镉的吸收。但此类方法易造成土壤板结，影响土壤肥效。生物修复是利用某些特殊的植物、动物或微生物，通过新陈代谢作用，吸收土壤中的重金属或使重金属形态转化，以减少土壤中重金属的毒性。动物修复主要利土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的重金属；植物修复是利用某些植物能耐受和超量积累重金属的特性来清除土壤中的重金属；微生物修复是利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，降低土壤中重金属的毒性。生物修复技术实施简单、投资少，但治理过程漫长。
[0005]专利CN104984989A介绍了一种去除土壤中重金属离子的方法，该方法先将土壤中的重金属离子浸取到清液中，然后用吸附材料处理带有重金属离子的清液，该方法工艺复杂，水处理量大，清液中重金属离子浓度低，吸收效率低，需要重复多次操作才能达到预期
效果；专利CN104525123A介绍了一种用于吸附重金属的多孔复合材料，该复合材料对重金属离子选择性好，吸附效率高，但其在应用中将该复合材料做成1
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100cm的大颗粒或用塑料网包裹的细颗粒，然后放置在重金属污染的土壤中，该处理方法使复合材料在土壤中分布不均均，吸附效果差，回收困难；专利104874601A介绍了一种通过螯合作用除去土壤中镉离子的技术，其将能用与镉离子有螯合作用的官能团接枝到非织造布表面，通过在土壤中移动非织造布来除去土壤中的镉离子，该方法能减少土壤中镉离子含量，但非织造布表面积小，能够接枝的官能团数量少，与镉离子接触的机会少，所以去除镉离子的效果并不理想。专利CN113105294A、CN112939696A、CN107557015A和CN112724984A等分别向重金属污染的土壤中加入固化剂或土壤改良剂，将重金属固化，以减少重金属对作物的影响，虽然有一定的效果，但是这些措施并未减少土壤中重金属的含量，未消除土壤再次受到重金属的污染的隐患。
[0006]虽然重金属污染土壤的修复方法众多，但绝大部分发生尚处在实验室试验和模拟实验阶段。实际工业应用中仍需开发治理效果好、治理效率高、治理费用低的可操作性强的修复方法。综上所述，本专利技术致力于解决目前困扰重金属污染土壤修复领域的技术难题，采用多孔磁性吸附材料从根本上降低重金属污染土壤中重金属的含量，属于一种减量化修复治理技术，有助于农业经济健康发展。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就在于针对上述各方法存在的各种不足，提出一种重金属污染土壤修复材料及其制备方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种重金属污染土壤修复材料制备方法，制备方法步骤如下：
[0009]a.将多孔基材与磁性粉末材料、粘结剂混合搅拌，然后将混合浆液喷雾成型，制得粒径为1～500μm的微球颗粒，微球颗粒在100～800℃焙烧1～8h；其中多孔基材的作用是提供足够大的比表面和表面羟基，后续改性就是用偶联剂与表面羟基反应，得到具有螯合作用的特定官能团，重金属离子就是通过与这些官能管结合而除去；加入磁性粉末主要是方便回收，吸附材料吸附重金属离子之后，用带有强力磁性的机械对其进行回收；粘合剂主要起到将多孔基材和磁性粉末粘合在一起的作用；
[0010]b.将步骤a中制备的磁性微球颗粒在0.01～0.1mol/L的稀酸溶液或硝酸铵溶液中浸泡0.5～6h，然后在60～300℃下烘干；将成型的吸附材料浸泡在稀酸溶液或硝酸铵溶液中，然后烘干，主要是除去吸附材料表面的杂质和对微球颗粒表面进行活化，使微球颗粒表面生成尽可能多的羟基；
[0011]c.将步骤b中制备的材料放入溶剂中，在30～90℃下与偶联剂发生反应，得到对重金属具有吸附作用和功能磁性的重金属污染土壤修复材料，用偶联剂与微球颗粒表面的羟基进行反应，使微球颗粒表面接枝上具有螯合作用的特定官能团。
[0012]制备的重金属污染土壤修复材料粒度小，可均匀分布在受污染的土壤中，能够更大程度的吸附土壤中的活性重金属离子，吸附效果好。
[0013]作为优选，步骤a中，所述多孔基材与磁性粉末、粘结剂的干基重量比为1：0.1～1：0.1～1。三种材料中，起到吸附重金属离子的是多孔基材，所以多孔基材占比尽量大；磁性
粉末主要在回收阶段起作用，量尽可能少，但过少则磁性太弱，不易被磁选出来，所以有一个合理的范围，通过实验证实其与多孔基材的重量比为0.1
‑
1比较合理；同样粘结剂量也尽可能少，但是过少则喷雾成型得到的微球颗粒强度差，在土壤修复过程中易破损，通过实验证实其含量与多孔基材的重量比为0.1
‑
1比较合理。
[0014]作为优选，所述多孔基材为含硅、铝、钛和磷元素的无定型氧化物、沸石或分子筛，多孔基材的粒径为1
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30μm，比表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤修复材料制备方法，其特征在于，制备方法步骤如下：a.将多孔基材与磁性粉末材料、粘结剂混合搅拌，然后将混合浆液喷雾成型，制得粒径为1～500μm的微球颗粒，微球颗粒在100～800℃焙烧1～8h；b.将步骤a中制备的磁性微球颗粒在0.01～0.1mol/L的稀酸溶液或硝酸铵溶液中浸泡0.5～6h，然后在60～300℃下烘干；c.将步骤b中制备的材料放入溶剂中，在30～90℃下与偶联剂发生反应，得到对重金属具有吸附作用和功能磁性的重金属污染土壤修复材料。2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复材料制备方法，其特征在于：步骤a中，所述多孔基材与磁性粉末、粘结剂的干基重量比为1：0.1～1：0.1～1。3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复材料制备方法，其特征在于：所述多孔基材为含硅、铝、钛和磷元素的无定型氧化物、沸石或分子筛，多孔基材的粒径为1
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30μm，比表面为20
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800m3/g。4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复材料制备方法，其特征在于：步骤a中，所述磁性粉末材料为具有弱磁性或强...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯瑞，童霞，邓英英，游贤华，陈升萍，
申请(专利权)人：四川华澄科技有限公司，
类型：发明
国别省市：