铅镉复合污染物修复剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种铅镉复合污染物修复剂及其制备和应用，铅镉复合污染物修复剂为微球形态的核壳结构，核壳结构包括内核和外壳，内核为无定形态的铁锰氧化物，外壳为海藻酸钠

【技术实现步骤摘要】
铅镉复合污染物修复剂及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及重金属污染修复领域，尤其涉及一种铅镉复合污染物修复剂及其制备和应用。

技术介绍

[0002]现阶段开发的重金属污染物修复剂材料大多针对于单一性质重金属污染的短程治理，对复合重金属Pb、Cd的污染长效修复关注较少。
[0003]目前，常用的土壤铅镉砷等重金属污染稳定修复技术可划分为物理修复技术、生物修复技术以及化学固化/稳定化修复技术。其中，物理修复技术，不适合污染面积较大的土壤，生物修复技术对环境要求较高，而化学固化/稳定化修复技术相对综合治理效果较好，是国内外场地污染土壤修复的主流技术。目前化学修复技术采用的各类传统稳定化材料，如粘土矿物、生物有机质、金属氧化物等多局限于针对某种单一重金属污染，且主要为短程单次修复，未能解决土壤中复合重金属迁移慢，长期污染的问题。
[0004]在现有研究中，重金属土壤修复剂主要针对单一重金属进行修复，不能对重金属复合污染同时起到修复作用。或者在对重金属复合污染土壤进行修复时，缓释效果差，修复时效性短。
[0005]鉴于此，有必要提供一种铅镉复合污染物修复剂，以解决上述不能对铅镉复合污染土壤同时起到修复作用、缓释效果差等问题，为土壤中重金属铅镉污染治理提供新思路和材料基础。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提供一种铅镉复合污染物修复剂及其制备和应用，旨在解决现有技术中的修复剂不能对铅镉复合污染物同时起到修复作用、缓释效果差等问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种铅镉复合污染物修复剂，所述铅镉复合污染物修复剂为微球形态的核壳结构，所述核壳结构包括内核和外壳，所述内核为无定形态的铁锰氧化物，所述外壳为海藻酸钠
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壳聚糖复合缓释材料。
[0008]本专利技术还提供了一种铅镉复合污染物修复剂的制备方法，包括步骤：
[0009]S1，提供无定形态铁锰氧化物颗粒。
[0010]S2，将所述无定形态铁锰氧化物颗粒与海藻酸钠溶液混合，并加入阴离子表面活性剂，超声分散，得分散液。
[0011]S3，提供壳聚糖溶解液，与所述分散液混合，得混合液。
[0012]S4，混合所述混合液以及乳化溶液，得悬浊乳液；将悬浊乳液与氯化钙进行交联反应，得所述铅镉复合污染物修复剂；其中，所述悬浊乳液中壳聚糖的质量分数为10～30％，所述铅镉复合污染物修复剂的微球直径<1mm。
[0013]进一步地，在步骤S1中，所述无定形态铁锰氧化物颗粒的制备方法包括将高锰酸钾与硫酸亚铁混合，进行微波水热反应，得所述无定形态铁锰氧化物颗粒；其中，所述高锰
酸钾、所述硫酸亚铁以及水的质量体积比为0.2～0.6g：0.1～0.3g：20～40mL；所述微波水热反应在pH＝2～4条件下进行，反应时间为24～72min。
[0014]进一步地，在步骤S2中，所述无定形态铁锰氧化物颗粒、海藻酸钠以及水的质量体积比为0.1～0.3g：0.1～0.5g：40～60mL。
[0015]进一步地，在步骤S2中，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、伯烷基磺酸盐、α
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磺基脂肪酸甲酯或椰油酰氧基乙磺酸钠；所述超声分散的时长为10～20min。
[0016]进一步地，在步骤S3中，所述壳聚糖溶解液的制备方式具体为将壳聚糖溶解于醋酸溶液中；其中，所述壳聚糖、所述醋酸以及水的质量体积比为2～4g：2～4g：80～120mL。
[0017]进一步地，在步骤S4中，所述乳化溶液包括按照体积比为1～5：0.5～1.5：4～8混合的液体石蜡、司班以及水；所述壳聚糖溶解液与所述分散液的混合体积比为7：3～9：1。
[0018]进一步地，在步骤S4中，所述交联反应具体包括，将所述悬浊乳液注射滴定至氯化钙溶液中，得所述铅镉复合污染物修复剂；其中，所述注射滴定的高度为0.5～2cm；所述注射滴定的流量为0.25～4mL/min。
[0019]进一步地，在步骤S4中，所述交联反应步骤之后还包括固液分离、洗涤以及干燥；所述固液分离过程包括采用过滤分离；所述洗涤过程包括采用石油醚作为洗涤剂；所述干燥过程包括在设置的
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50～
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40℃下冷冻干燥12～24h。
[0020]本专利技术还提供了一种铅镉复合污染物修复剂的应用，采用如上所述的铅镉复合污染物修复剂或如上所述方法制备的铅镉复合污染物修复剂对污染土壤、污染水体进行修复；其中，所述铅镉复合污染物中初始铅浓度≥50mg/L、初始镉浓度≥50mg/L；所述铅镉复合污染物修复剂的投加量浓度≤2g/L。
[0021]本专利技术达到的有益效果：
[0022]本专利技术提供的铅镉复合污染物修复剂为微球形态的核壳结构。所述核壳结构包括内核和外壳，所述内核为无定形态的铁锰氧化物，所述外壳为海藻酸钠
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壳聚糖复合缓释材料。这种核壳结构缓释性能好；缓释性能稳定。可以将无定形态的铁锰氧化物缓释到污染土壤、污染水体中，实现对污染土壤、污染水体中的铅、镉的同步去除。对铅的去除率能达到99％以上，对镉去除率达到70％以上。
[0023]本专利技术提供的铅镉复合污染物修复剂的制备方法，通过微波水热制备铅镉复合污染物修复剂的内核材料无定形态铁锰氧化物颗粒，并通过乳液交联制备铅镉复合污染物修复剂的自组装外壳将铁锰氧化物颗粒包封于其中，得到的铅镉复合污染物修复剂在整个铅、镉去除期间，缓释性能稳定。制备方法简单、操作便捷；所用制备试剂均无毒害，整个材料合成与缓释去除重金属过程中无废液排放，不会对环境产生污染，绿色环保。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术的铅镉复合污染物修复剂的制备流程示意图；
[0026]图2为实施例1得到的铅镉复合污染物修复剂的外部及切片形貌表征图；其中，a为
铅镉复合污染物修复剂的外部形貌图，b为铅镉复合污染物修复剂的切片图，c为脱水干燥后铅镉复合污染物修复剂的外部形貌图，d为脱水干燥后铅镉复合污染物修复剂的切片图；
[0027]图3为实施例1的步骤1得到的无定形态铁锰氧化物颗粒的X射线衍射图；
[0028]图4为实施例1
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3得到的铅镉复合污染物修复剂对铅的缓释性能图；
[0029]图5为实施例1
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3得到的铅镉复合污染物修复剂对镉的缓释性能图；
[0030]图6为实施例1
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3得到的铅镉复合污染物修复剂的溶胀性能图；
[0031]图7为实施例1
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3得到的铅镉复合污染物修复剂的载药量和包封率示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅镉复合污染物修复剂，其特征在于，所述铅镉复合污染物修复剂为微球形态的核壳结构，所述核壳结构包括内核和外壳，所述内核为无定形态的铁锰氧化物，所述外壳为海藻酸钠
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壳聚糖复合缓释材料。2.一种铅镉复合污染物修复剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1，提供无定形态铁锰氧化物颗粒；S2，将所述无定形态铁锰氧化物颗粒与海藻酸钠溶液混合，并加入阴离子表面活性剂，超声分散，得分散液；S3，提供壳聚糖溶解液，与所述分散液混合，得混合液；S4，混合所述混合液以及乳化溶液，得悬浊乳液；将悬浊乳液与氯化钙进行交联反应，得所述铅镉复合污染物修复剂；其中，所述悬浊乳液中壳聚糖的质量分数为10～30％，所述铅镉复合污染物修复剂的微球直径<1mm。3.根据权利要求2所述的铅镉复合污染物修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述无定形态铁锰氧化物颗粒的制备方法包括将高锰酸钾与硫酸亚铁混合，进行微波水热反应，得所述无定形态铁锰氧化物颗粒；其中，所述高锰酸钾、所述硫酸亚铁以及水的质量体积比为0.2～0.6g：0.1～0.3g：20～40mL；所述微波水热反应在pH＝2～4条件下进行，反应时间为24～72min。4.根据权利要求2所述的铅镉复合污染物修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述无定形态铁锰氧化物颗粒、海藻酸钠以及水的质量体积比为0.1～0.3g：0.1～0.5g：40～60mL。5.根据权利要求2所述的铅镉复合污染物修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、伯烷基磺酸盐、α
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磺基脂肪酸甲酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞平，向鸿锐，杨志辉，蒋雯，刘琳，司梦莹，杨卫春，廖骐，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：