负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒及其制备方法和应用技术

负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒及其制备方法和应用，将水溶性的二价镁盐和三价铝盐加入水中完全溶解，制得混合盐溶液；将氨水泵入混合盐溶液中反应，并不断搅拌，反应后将产物离心，用去离子水洗涤获得的产物；将所得的产物与乙醇和偶联剂KH

【技术实现步骤摘要】
负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于土壤污染修复
，涉及一种负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]农田土壤镉污染已成为世界性土壤环境问题之一，受到各国广泛关注。生态环境部发布的《2020中国生态环境状况公报》显示，影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属，其中镉为首要污染物。土壤镉污染会引起水稻、小麦等粮食作物镉超标。因此，修复镉污染农田，为粮食作物安全生产提供保障，是当前土壤及环境领域的研究热点和难点。
[0003]镉是生物毒性最强的重金属之一，具有致畸、致癌、致突变作用。当前，镉污染土壤的修复主要有两种策略，一是去除土壤中重金属；二是固定土壤中重金属，降低其环境风险。长期以来，镉污染修复以向土壤中添加稳定剂的化学钝化为主，它是使用如石灰、磷酸盐、腐殖质、生物碳或各种有机无机复合多孔材料作为固定剂对重金属进行吸附和固定，吸附土壤中生物有效态镉，从而减少重金属的生物毒性。但这并未减少土壤镉含量，土壤环境改变可能使钝化的镉存在再次释放的风险；在去除土壤镉的修复技术上，超积累植物提取相对成熟，但存在修复周期较长，且易受生物、气候等条件限制；采用螯合剂等化学淋洗能有效降低土壤中镉含量，但化学淋洗往往引起土壤质量、健康状况的恶化，严重影响修复后土壤的农业生产；有研究者采用负载层状双金属的废弃纺织物作为吸附剂，可通过物理分离废弃纺织物的方式去除土壤重金属，但网状的废弃纺织物可能不易与土壤充分接触，且对于大面积的镉污染农田土壤难以操作。因此，寻求一种新的经济、高效的可去除污染土壤中镉的方法对于保障土壤生态安全和粮食安全具有重要现实意义。

技术实现思路

[0004]解决的技术问题：本专利技术的针对现有镉污染耕地土壤的去除方法存在的缺点和不足之处，首次提出了一种负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒及其制备方法和应用。通过与土壤中镉反应，然后从土壤中采用磁铁分离吸附镉的磁粒，从而根本上降低土壤中镉的总量的方法。
[0005]技术方案：一种负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的制备方法，步骤为：S1)将水溶性的二价金属盐和三价金属盐加入水中完全溶解，得混合盐溶液；S2)将氨水泵入混合盐溶液中，进行共沉淀，不断搅拌，并监测反应过程中体系的pH，通过氨水调节pH稳定到9.5～10.5；S3)将S2中所得的产物离心，弃去上清液，再用去离子水洗涤、离心后倾出上清液获得产物；S4)将S3中所得的产物与水、乙醇和偶联剂KH
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580混合形成混合液，其中所得产物与水质量比为1:(8.3～18.3)，乙醇与水体积比为1:10.4，KH
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580与乙醇体积比为1:(7.9～8.3)，搅拌反应，获得负载巯基的LDHs；S5)将负载巯基的LDHs与四氧化三铁和海藻酸钠混合，加入去离子水，搅拌得到均质混合液；S6)将S5获得的均质混合液通过泵逐滴加入到氯化钙溶液中，形成粒径2～4mm的磁性珠子；S7)将S6获得的磁性珠子在氯化钙溶液中静置后
用水洗涤并干燥后获得负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒。
[0006]上述二价金属盐为镁盐，所述镁盐为硝酸镁或氯化镁；三价金属盐为铝盐，所述铝盐为硝酸铝或氯化铝；镁盐和铝盐的质量比为1:(0.49～0.73)，溶液中混合盐的总质量浓度为20～40g/L。
[0007]上述氨水与混合盐溶液体积比为1:(2～2.5)，氨水浓度为6～7mol/L；所述S2中反应温度为50～100℃，在此温度下搅拌反应10
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20h。
[0008]上述S5中四氧化三铁粉末、海藻酸钠的质量浓度均为9
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10g/L，负载巯基的LDHs与四氧化三铁和海藻酸钠质量比分别为3:2和3:2；均质混合液搅拌速率为2000～5000rpm，搅拌时间为2～6h，获得的均质混合液后，泵入氯化钙溶液前，超声15～60min。
[0009]上述S6中氯化钙溶液质量浓度为2％～4％。
[0010]上述S7中形成的磁性珠子与氯化钙溶液反应10～24h，干燥温度为50～110℃。
[0011]上述制备方法制得的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒。
[0012]上述负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒在去除土壤中镉的应用。
[0013]负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒与镉污染耕地土壤和水混合，在室温状态下搅拌混匀，以充分反应；或将负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒施入到淹水的镉污染耕地土壤中，搅拌混匀；反应时间为4～18h，初次搅拌时间为10～30min，此后每间隔1h搅拌混匀5～10min；所述镉污染耕地土壤中镉含量为0.3～40mg/kg；土壤pH＝4.0～8.8，耕层土壤深度为0
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20cm；镉污染耕地土壤与水质量比1:(1～2.5)，负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒与镉污染耕地土壤质量为1:(10～50)。
[0014]负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的回收方法为：将磁场强度为100～1000mT的棒状磁铁插入反应后的淹水土壤中，搅拌，待负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒被磁铁吸引后，取出磁铁；回收的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒用自来水清洗后干燥；干燥温度为50～100℃；回收后的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的再生方法为：将回收的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒加入盐溶液中，搅拌或振荡反应；将负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒取出，用水清洗干燥，获得再生的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒；所述盐溶液为MgCl2或Na2S2O3溶液，回收的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒投加量为100～200g/L；所述回收的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的再生，再生反应时间为0.5
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4h。
[0015]有益效果：本专利技术所述的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒采用温和的条件，一步法获得磁性珠子，大大减少了现有负载或修饰方法中繁琐的加热、回流以及煅烧等苛刻的实验条件，易于实现；本专利技术通过使用LDHs为层状双金属氢氧化物，具备三维孔道结构，比表面积大，可提高对土壤中镉离子的吸附，同时，通过负载巯基官能团，可以增强对土壤中镉的选择性吸附能力；本专利技术所述的负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒，带有磁性，粒径范围在0.8～1.9mm(平均粒径1.4mm)，与土壤黏粒、粉粒粒径范围不同，可大大提升其在淹水土壤中的分离效率，降低其分离难度而且该负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒以LDHs作为吸附组分，其增强了海藻酸钠的结构强度，有利于其在土壤中的应用；负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒容易进行再生处理，便于循环使用，具有成本低、可进行不同尺度的镉污染耕地土壤修复的优点，可以根本上减少土壤中镉含量，减少了二次污染。
附图说明
[0016]图1为利用负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒去除耕地土壤镉的工艺流程图；
[0017]图2为本专利技术中LDHs和负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的XRD图谱；
[0018]图3为不同磁性颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的制备方法，其特征在于，步骤为：S1）将水溶性的镁盐和三价铝盐加入水中完全溶解，得混合盐溶液；S2）将氨水泵入混合盐溶液中进行反应，期间不断搅拌，并监测反应体系pH，然后用氨水调节体系的pH稳定到9.5~10.5，陈化过夜；S3）将S2中所得的产物离心，用去离子水洗涤、离心后倾出上清液获得产物；S4）将S3中所得的产物与水、乙醇和偶联剂KH
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580混合搅拌，其中所得产物与水质量比为1:（8.3~18.3），乙醇与水体积比为1:10.4，KH
‑
580与乙醇体积比为1:（7.9~8.3），搅拌反应后获得负载巯基的LDHs；S5）将负载巯基的LDHs与四氧化三铁和海藻酸钠混合，加入去离子水，再次搅拌得到均质混合液；S6）将S5中的均质混合液通过泵逐滴加入到氯化钙溶液中，形成粒径2~4 mm的磁性珠子；S7）将S6获得的磁性珠子在氯化钙溶液中静置，然后用水洗涤并干燥后获得负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒。2.根据权利要求1所述负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述二价金属盐为镁盐，所述镁盐为硝酸镁或氯化镁；三价金属盐为铝盐，所述铝盐为硝酸铝或氯化铝；镁盐和铝盐的质量比为1:（0.49~0.73），溶液中混合盐的总质量浓度为20~40 g/L。3.根据权利要求1所述负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述氨水与混合盐溶液体积比为1:（2~2.5），氨水浓度为6~7 mol/L；所述S2中反应温度为50~100℃，在此温度下搅拌反应10
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20 h。4.根据权利要求1所述负载巯基的LDHs基磁性复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述S5中四氧化三铁粉末、海藻酸钠的质量浓度均为9
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10 g/L，负载巯基的LDHs与四氧化三铁和海藻酸钠质量比分别为3:2和3:2；均质混合液搅拌速率为2000~5000 rpm，搅拌时间为2~6 h，获得的均质混合液后，泵入氯化钙溶液前，超声15~60 min。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：骆永明，刘国明，王启豪，李远，涂晨，李忠元，骆润来，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：