【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤污染修复，具体而言，涉及一种土壤修复材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，由于稀土资源的大规模开发，以及农用稀土元素的大量使用，使其在环境介质中累积，并在食物链中传递，导致人体健康风险加剧。在自然风化作用下，风化壳中的稀土易受淋滤迁移，会导致宝贵的资源流失并进入农作物周边土壤环境中，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，并通过食物链在人体内蓄积，对健康造成严重威胁。此外，在工业开发方面，离子吸附型稀土矿床主要是以硫酸铵原地浸矿法开采，致使大量的稀土、氨氮硫酸根及重金属活化迁移至表环境，造成严重的面源污染。除了资源开采过程外，酸雨和人类活动等也会加速稀土的溶出和迁移。稀土含量一旦超过土壤和沉积物的环境承载能力，将诱发大范围的有毒有害物质失稳及活化，会对生态环境造成恶劣影响，甚至爆发区域性地球化学灾害。因此，开展稀土矿区的生态修复及重金属污染土壤的相关治理工作刻不容缓。
2、水热炭是一种基于葡萄糖、淀粉等生物质水热反应制得的碳材料，其具备丰富表面含氧官能团，因此它的稀土元素吸附能力与表面含氧官能团有关，通过定向的表面功能化改性，能够使得水热炭有效去除土壤中特定稀土离子，实现定向的吸附去除。然而，目前水热炭大多数应用于水溶液中污染物的去除，在土壤中的应用较少；此外，水热碳产率普遍较低，原料成本较高、结构单一，因此制得的材料功能有限，这也限制了它们在实际环境中的应用。因此，需要研发一种能够对土壤中稀土元素具有较好吸附去除作用的水热炭材料。
3、鉴于此，特提
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种土壤修复材料及其制备方法和应用。
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土壤修复材料的制备方法，其包括如下步骤：
4、s1、将泥炭和碱溶液混合浸渍进行碱处理活化，随后进行第一次水热反应，即得到活化水热炭和溶解性有机质溶液；
5、s2、将所述活化水热炭与铁盐固体混匀，进行球磨处理，然后进行第二次水热反应，即得铁改性活化水热炭；
6、s3、将所述铁改性活化水热炭与m源混匀后，进行球磨处理，再进行第三次水热反应，即得铁@m改性活化水热炭，作为所述土壤修复材料，所述m源包括磷源和硅源中的至少一种。
7、在可选的实施方式中，得到所述活化水热炭的步骤包括特征(1)-特征(7)中的至少一者；
8、特征(1)：所述泥炭与所述碱溶液的料液比为1g:1ml～5ml；
9、特征(2)：所述浸渍的时间为2h～24h；
10、特征(3)：所述碱溶液包括naoh溶液或koh溶液；
11、特征(4)：所述碱溶液的浓度为0.5mol/l～2mol/l；
12、特征(5)：所述泥炭为木本泥炭；
13、特征(6)：所述泥炭的粒度为<200μm；
14、特征(7)：所述第一次水热反应包括将碱处理后的所述泥炭于140℃-220℃反应1h～4h。
15、在可选的实施方式中，得到所述铁改性活化水热炭的步骤包括特征(8)-特征(10)中的至少一者；
16、特征(8)：所述活化水热炭与所述铁盐固体的用量比为1g:0.5g～5g；
17、特征(9)：所述铁盐固体为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、零价铁、黄铁矿、磁铁矿和菱铁矿的一种或多种；
18、特征(10)：所述第二次水热反应包括于140℃～220℃下反应1h～4h。
19、在可选的实施方式中，得到所述铁@m改性活化水热炭的步骤包括特征(11)-特征(14)中的至少一者；
20、特征(11)：所述铁改性活化水热炭与所述m源的质量比为10：(1～10)；
21、特征(12)：所述磷源包括磷酸二氢钾、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、磷酸铵和羟基磷灰石的一种或多种；
22、特征(13)：所述硅源包括硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾和硅酸的一种或多种；
23、特征(14)：所述第三次水热反应包括于140℃～220℃下反应0.5h～4h，固液比为1:1～5。
24、在可选的实施方式中，s2和s3的步骤中的所述球磨处理均包括以600～900转/分旋转，使用粒径为5～15mm的刚玉球，球料比为5～10:1，球磨2～4h。
25、第二方面，本专利技术提供一种土壤修复材料，其采用如前述实施方式任一项所述的土壤修复材料的制备方法制备获得。
26、第三方面，本专利技术提供如前述实施方式所述的土壤修复材料在稀土污染土壤修复中的应用。
27、第四方面，本专利技术提供一种稀土污染土壤的修复方法，其包括先向待修复稀土污染土壤中浇灌制备水热泥炭过程中产生的溶解性有机质溶液，翻耕土壤，养护0.1～2天；然后，向该土壤施撒如前述实施方式所述的土壤修复材料，翻耕混合均匀，将该土壤在淹水缺氧条件下养护1～2天，然后退水晒田2～4天，即可得到修复后的土壤。
28、在可选的实施方式中，所述土壤修复材料与所述稀土污染土壤的质量比为1:(10～100)。
29、在可选的实施方式中，所述稀土污染土壤中的稀土元素包括镧系元素、钇和钪中的至少一种。
30、本专利技术具有以下有益效果：
31、本申请提供的土壤修复材料的制备方法，其包括先将泥炭活化后进行第一次水热反应，形成活化水热炭，随后利用铁进行改进，铁改性后再利用磷和硅中的至少一者进行改性，获得的土壤修复材料为核壳结构，其内层为泥炭，中间层为铁，外层为磷和/或硅。该土壤修复材料与稀土污染土壤接触后，土壤修复材料的含氧官能团与稀土元素发生络合反应，形成稳定的络合物；磷元素(或硅元素)和羟基基团会与土壤中稀土元素发生反应；然后铁离子再缓慢释放出来，与稀土污染土壤中的稀土离子发生共沉淀，最终实现了对稀土污染土壤的处理。同时，土壤修复材料中的水热炭组分在土壤老化过程中会向土壤中释放还原性有机质，可以活化土壤中处于亚稳态的铁锰氧化物结合态稀土元素，从而加速亚稳态铁锰氧化物结合态稀土元素与改性水热炭中的磷结合，或与铁离子在改性水热炭表面共沉淀，从而有效固定稀土元素。
32、铁-磷(硅)改性水热泥炭的制备方法简单、绿色无污染，来源为生物质材料；在材料制备和改性过程中，所使用的试剂均无生物毒性，且不含对土壤有污染的离子；修复材料使用量少，且呈近中性，对土壤ph等理化性质和土体结构不会产生影响。磷(硅)改性过程中，使得水铁矿、黄钾铁矾等铁氧化物可以稳定保持，避免水热过程中，铁氧化物向赤铁矿或纤铁矿等，从而大大降低改性水热泥炭对稀土元素的固定。
33、相较于其他生物质材料，木本泥炭的碳化程度更高，因此进行改性所需的热处理温度更低、时间更短，且对处理气氛无要求；不仅如此，由于木本泥炭是由古代高等植物在地下沉积本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种土壤修复材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，得到所述活化水热炭的步骤包括特征(1)-特征(7)中的至少一者；
3.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，得到所述铁改性活化水热炭的步骤包括特征(8)-特征(10)中的至少一者；
4.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，得到所述铁@M改性活化水热炭的步骤包括特征(11)-特征(14)中的至少一者；
5.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，S2和S3的步骤中的所述球磨处理均包括以600～900转/分旋转，使用粒径为5～15mm的刚玉球，球料比为(5～10):1，球磨2～4h。
6.一种土壤修复材料，其特征在于，其采用如权利要求1-5任一项所述的土壤修复材料的制备方法制备获得。
7.如权利要求6所述的土壤修复材料在稀土污染土壤修复中的应用。
8.一种稀土污染土壤的修复方法，其特征在于，先向待修复稀土污染土壤中浇灌制备水热泥
9.根据权利要求8所述的稀土污染土壤的修复方法，其特征在于，所述土壤修复材料与所述稀土污染土壤的质量比为1:10～100。
10.根据权利要求8所述的稀土污染土壤的修复方法，其特征在于，所述稀土污染土壤中的稀土元素包括镧系元素、钇和钪中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种土壤修复材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，得到所述活化水热炭的步骤包括特征(1)-特征(7)中的至少一者；
3.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，得到所述铁改性活化水热炭的步骤包括特征(8)-特征(10)中的至少一者；
4.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，得到所述铁@m改性活化水热炭的步骤包括特征(11)-特征(14)中的至少一者；
5.根据权利要求1所述的土壤修复材料的制备方法，其特征在于，s2和s3的步骤中的所述球磨处理均包括以600～900转/分旋转，使用粒径为5～15mm的刚玉球，球料比为(5～10):1，球磨2～4h。
6.一种土壤修复...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱润良，陈情泽，李鸿博，邓方鑫，韦寿淑，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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