【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤修复，具体而言，涉及一种基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法。
技术介绍
1、近年来，由于稀土资源的大规模开发，以及农用稀土微肥的广泛使用，使其在环境介质中富集和迁移。稀土在矿区及其周边水体、土壤等环境中的迁移、转化，导致蔬菜、水稻等作物中的稀土含量大于国家食物限量标准的10～20倍，并通过食物链传递，导致公众生命健康和生态环境风险加剧。
2、目前土壤污染治理技术中，如何将污染物从土壤中高效快速去除，同时避免对土壤造成二次污染是研究的重点。土壤淋洗修复具有见效快、高效移除污染物等优点，然而传统淋洗技术往往药剂用量较大，且残留在土壤中的淋洗液会引发新的环境风险。常用的无机酸淋洗会破坏土壤结构，致使土壤养分流失，无机盐淋洗剂的大量残留可能影响(抑制)修复后土壤再利用过程中作物的生长，螯合剂则存在难生物降解及较高成本的问题，亟待寻找具有较高淋洗效率、对土壤破坏小、不会残留在土壤中且毒性小的环境友好的淋洗减量的修复方式。此外，吸附法也被认为是污染控制有应用前景的方法之一，磁性材料因易于固液分离，具有良好可重复使用性和经济适用性，在稀土提取与分离领域受到重视。磁铁矿基吸附材料和磁性生物炭是其中最常见的一类磁性材料，然而磁铁矿粒径大、颗粒易团聚、活性较弱、比表面积极小(1～8m2/g)及表面官能团有限，难以直接应用于稀土污染区域的修复。而磁性生物炭在土壤修复过程中，回收率很低，如文献(gong h,huang j,ding z,etal.a potential method using magnetic
3、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其包括：
4、s1、向待修复土壤内灌入铁盐淋洗液，水土比为0.2:1～1.5:1，使所述待修复土壤上覆水深度达到0～4cm，进行翻耕；
5、s2、向所述待修复土壤中施撒负载磷的磁性吸附材料，所述负载磷的磁性吸附材料的投加量为所述待修复土壤质量的0.5wt％～10wt％；进行翻耕，使得所述待修复土壤和所述铁盐淋洗液混合均匀，形成泥水混合物；
6、其中，所述负载磷的磁性吸附材料的制备方法包括：
7、将磁性原料球磨后，经酸处理或水热处理后，搅拌、固液分离后干燥，获得载体材料；将所述载体材料与磷酸盐溶液混合干燥，得到所述负载磷的磁性吸附材料；所述载体材料与所述磷酸盐溶液内磷酸盐溶质的质量比为(5～10):1；所述磷酸盐浓度为0.01～3mol/l；
8、s3、向所述泥水混合物引入灌溉水，使水土比达到0.5:1～2:1，使上覆水深度达到2～15cm，进行旋耕，然后通过磁棒分离回收所述负载磷的磁性吸附材料。
9、在可选的实施方式中，所述铁盐淋洗液的浓度为0.5～20mmol/l，并使用无机酸将淋洗液ph调节至4以下。
10、在可选的实施方式中，所述铁盐淋洗液与所述待修复土壤的淋洗时间为0.1～5天。
11、在可选的实施方式中，所述铁盐淋洗液中的铁盐包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁铵和硫酸亚铁铵的一种或多种；所述无机酸包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
12、在可选的实施方式中，所述负载磷的磁性吸附材料的制备方法包括如下特征(1)-(8)中的至少一种：
13、特征(1)：所述磁性原料为磁铁矿，或，磁铁矿与泥炭的混合物；
14、特征(2)：当所述磁性原料为磁铁矿时，球磨后进行所述酸处理形成悬浮液，随后使用蠕动泵向所述悬浮液中加入碱溶液直至ph达到7～8，搅拌2～4h，经过固液分离得到载体材料；其中，所述酸处理包括将球磨后的所述磁性原料加入0.5～5m的酸溶液中，酸溶液与球磨后的所述磁性原料的液固比为(10～200):1，使得无机酸分子物质的量与球磨后的所述磁性原料的比例为0.05～0.2mol:1g，搅拌混合6～24h；所述酸溶液包括盐酸、硫酸和硝酸的一种或多种；所述碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水的一种或多种；
15、特征(3)：当所述磁性原料为磁铁矿与泥炭的混合物时，球磨后进行所述水热处理，经过固液分离得到载体材料，其中，磁铁矿与泥炭的质量比为(1～9)：1，泥炭含碳量为50～80％，所述水热处理包括于140～220℃的条件下水热反应2～16h；
16、特征(4)：所述球磨包括于转速为300～900rpm、球料比为(10～30)：1的条件下，球磨时间为1～4h；
17、特征(5)：所述载体材料与所述磷酸盐溶液混合干燥包括：将所述载体材料与所述磷酸盐溶液先混合10～15h，70℃～90℃水浴蒸干，所得固体随后转移至烘箱，在50～350℃保温1～5h，水洗1～10次，烘干样品，磁棒收集，研磨过筛，得到所述负载磷的磁性吸附材料；
18、特征(6)：所述磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸钾、磷酸钠和磷酸铵的一种或多种；
19、特征(7)：所述负载磷的磁性吸附材料的饱和磁化强度>10am2/kg；
20、特征(8)：所述负载磷的磁性吸附材料的等电点＜4。
21、在可选的实施方式中，所述基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法还包括s4、使用洗脱液对回收后的所述负载磷的磁性吸附材料进行活化，活化后的所述负载磷的磁性吸附材料再次用于步骤s2中。
22、在可选的实施方式中，所述洗脱液为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾、乙二胺四乙酸、乙二胺二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、亚氨基二琥珀酸四钾、亚氨基二琥珀酸、n，n-双(羧甲基)-l-谷氨酸四钠、n，n-双(羧甲基)-l-谷氨酸四钾、n，n-双(羧甲基)-l-谷氨酸、聚天冬氨酸钠、聚天冬氨酸钾和聚天冬氨酸中的一种或多种，浓度为0.05～0.5mol/l。
23、在可选的实施方式中，所述基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法还包括s5、所述洗脱液用于材料活化后，加入沉淀剂，使稀土离子沉淀，固液分离，其中，沉淀回收实现稀土资源分离，溶液作为洗脱液返回至步骤s4中。
24、在可选的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述铁盐淋洗液的浓度为0.5～20mmol/L，并使用无机酸将淋洗液pH调节至4以下。
3.根据权利要求2所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述铁盐淋洗液与所述待修复土壤的淋洗时间为0.1～5天。
4.根据权利要求2所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述铁盐淋洗液中的铁盐包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁铵和硫酸亚铁铵的一种或多种；所述无机酸包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述负载磷的磁性吸附材料的制备方法包括如下特征(1)-(8)中的至少一种：
6.根据权利要求1所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法还包
7.根据权利要求6所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述洗脱液为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾、乙二胺四乙酸、乙二胺二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、亚氨基二琥珀酸四钾、亚氨基二琥珀酸、N，N-双(羧甲基)-L-谷氨酸四钠、N，N-双(羧甲基)-L-谷氨酸四钾、N，N-双(羧甲基)-L-谷氨酸、聚天冬氨酸钠、聚天冬氨酸钾和聚天冬氨酸的一种或多种，浓度为0.05～0.5mol/L。
8.根据权利要求6所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法还包括S5、所述洗脱液用于材料活化后，加入沉淀剂，使稀土离子沉淀，固液分离，其中，沉淀回收实现稀土资源分离，溶液作为洗脱液返回至步骤S4中。
9.根据权利要求8所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述沉淀剂为草酸、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢镁、碳酸镁、氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钠和氢氧化钾的一种或多种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述待修复土壤中的稀土元素为镧系元素、钇和钪中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述铁盐淋洗液的浓度为0.5～20mmol/l，并使用无机酸将淋洗液ph调节至4以下。
3.根据权利要求2所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述铁盐淋洗液与所述待修复土壤的淋洗时间为0.1～5天。
4.根据权利要求2所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述铁盐淋洗液中的铁盐包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁铵和硫酸亚铁铵的一种或多种；所述无机酸包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述负载磷的磁性吸附材料的制备方法包括如下特征(1)-(8)中的至少一种：
6.根据权利要求1所述的基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法，其特征在于，所述基于磁性材料原位去除污染土壤中稀土元素的方法还包括s4、使用洗脱液对回收后的所述负载磷的磁性吸附材料进行活化，活化后的所述负载磷的磁性吸附材料再次用于步骤s2中。
【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿博，韦寿淑，曹杰龙，陈情泽，朱润良，张奕，梁晓亮，朱建喜，
申请(专利权)人：中国科学院广州地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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