【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种土壤重金属可视化显色吸附复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、由于重金属的高毒性，持久性，不可生物降解性和生物蓄积性，重金属污染引起了全世界的广泛关注。相较于治理镉污染废水，治理土壤镉污染要困难得多。根本困难在于，土壤中的重金属通常都被土壤颗粒或者土壤里的化合物所固定，游离态重金属浓度极低，无法通过传统简便的吸附法有效去除。
2、针对土壤重金属，目前常用的治理方法有原位固定和异位移除。原位固定普遍采用向土壤中投加化学试剂，通过它们与金属产生吸附、沉淀和络合反应，把游离态的重金属从土壤水相重新固定到固相，从而暂时减降低土壤重金属的有效浓度和减少重金属在土壤中的扩散和迁移。原位固定具有成本低、工程适用性好等优点，是一种简单快速且相对经济的治理手段。但是，它有一个难以解决的弊端，即重金属无法从土壤中移除，固定前后土壤重金属的总含量不变。而以土壤洗涤为代表的异位移除则可以较好地弥补这一严重缺点。其原理为用各种淋洗剂将土壤中重金属活化解吸到水相中，再用大量的清水将淋洗剂冲洗干净。不过这项技术也存在诸多缺点。例如，大部分淋洗剂不能回收且难以降解，易对土壤生态系统造成不良影响；淋洗后土壤性质会恶化，无机营养元素和有机质也会流失，达不到作物种植的需要；淋洗会产生大量的废水，处理费用较高。
3、与此同时，各种治理方法所用处理材料的投加量都需要根据污染程度进行调控，不能实时实地有效监测，容易造成材料浪费或者处理不到位问题。即便是用其他的检测手段进行监测，譬如专利技术《一
技术实现思路
1、为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法。首先将海藻酸钠和碳酸钙或氯化钙加水混合，加入显色剂，浇膜得到内核小球。再将聚乳酸、聚乙二醇和不同活化剂高温共混搅拌，注入存有冷冻干燥内核小球的模具中，得到具有核壳结构的复合材料。该方法制备一种集活化-可视化显色吸附移除为一体的复合材料。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述方法制得的一种土壤重金属可视化移除复合材料。
3、本专利技术的再一目的在于提供上述一种土壤重金属可视化移除复合材料在土壤重金属移除中的应用。在应用过程中，活化-可视化显色吸附一体化的复合材料外壳裂解释放活化剂活化重金属，内核吸水膨胀过程中高效吸附游离态重金属，与显色剂发生络合反应，小球颜色发生变化。通过内核小球的颜色变化实时监测吸附过程，调整吸附材料的用量。
4、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
5、一种土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将海藻酸钠和钙盐加水混合，得到混合溶液，加入显色剂，搅拌，加入葡萄糖酸内酯，倒入模具中，凝固成型，冷冻干燥后得到显色内核小球；
7、(2)将聚乳酸、聚乙二醇、活化剂、水，高温共混搅拌得到熔融态混合液；
8、(3)将步骤(1)显色内核小球置于模具中，注入熔融态混合液，得到具有核壳结构的土壤重金属可视化显色吸附复合材料。
9、优选地，步骤(1)所述海藻酸钠、钙盐与水的质量比为(1～15)：(1～10)：(5～300)，更优选为(3～15)：(1～10)：(100～300)。
10、优选地，步骤(1)所述显色剂为四醛基苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)卟啉、5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉、5,10,15,20-四(4-n-甲基吡啶基)卟啉对甲苯磺酸酯、四对甲苯基卟啉、巴西木素中的至少一种；
11、所述钙盐为碳酸钙、氯化钙、葡萄糖酸钙、硫酸钙或磷酸钙的一种。
12、优选地，步骤(1)所述显色剂和水的质量比为(1～20)：(1～500)，更优选为(1～2):(100～500)。
13、优选地，步骤(1)所述葡萄糖酸内酯和混合溶液的质量比为(1～5)：(1～500)，更优选为(2～5):(100～300)。
14、优选地，步骤(2)所述聚乳酸、聚乙二醇、活化剂与水的质量比为(1～100)：(1～500)：(1～500)：(1～500)，更优选为(60～100)：(100～400)：(200～400)：(300～500)。
15、优选地，步骤(2)所述活化剂为柠檬酸、丙交酯和螯合剂edta中的至少一种，所述高温为80～200℃。
16、优选地，步骤(1)所述内核小球直径为3.5～10mm，吸附复合材料的直径为10～50mm，更优选为13～50mm；
17、步骤(1)所述混合的转速为300～1200rpm，时间为1～4h，所述搅拌的转速为500～1000rpm，时间为0.5～2h，所述凝固成型的时间为0.5～4h，冷冻干燥时间为24～72h。
18、上述方法制得的土壤重金属可视化显色吸附复合材料。
19、上述的复合材料在土壤重金属吸附移除中的应用。
20、优选地，所述重金属为镉；
21、所述应用包括如下步骤：
22、将上述复合材料投加到土壤中，加水，通过内核小球的颜色变化控制复合材料的投放量，一次或分次加入复合材料。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
24、(1)本专利技术的主要材料具有无毒、无污染、容易降解的优点。
25、(2)本专利技术采用活化-显色吸附一体化技术，高吸水复合材料在吸水膨胀的过程中迅速释放活化剂，并吸附活化难溶态重金属，实现土壤难溶态重金属的溶出进而被吸附后得以移除。
26、(3)本专利技术所述复合材料可以通过简单投加到淹水土壤中，通过内核小球的颜色变化，实时监测吸附过程，精准控制复合材料的投放量。首次实现了对移除过程的精细化、可视化检测。同时，实际应用时可分次投放，大大节约了成本。
27、(4)本专利技术所述复合材料对土壤中镉的吸附率可达到61.67％。
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1.一种土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述海藻酸钠、钙盐与水的质量比为1～15：1～10：5～300。
3.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述显色剂为四醛基苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)卟啉、5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉、5,10,15,20-四(4-N-甲基吡啶基)卟啉对甲苯磺酸酯、四对甲苯基卟啉、巴西木素中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述显色剂和水的质量比为1～20：1～500。
5.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述葡萄糖酸内酯和混合溶液的质量比为1～5：1～500。
6.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述聚乳
7.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述活化剂为柠檬酸、丙交酯和螯合剂EDTA中的至少一种，所述高温为80～200℃。
8.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述内核小球直径为3.5～10mm，吸附复合材料的直径为10～50mm；
9.一种土壤重金属可视化显色吸附复合材料，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述方法制得。
10.权利要求9所述的复合材料在土壤重金属移除中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述海藻酸钠、钙盐与水的质量比为1～15：1～10：5～300。
3.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述显色剂为四醛基苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-甲氧苯基)卟啉、5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉、5,10,15,20-四(4-n-甲基吡啶基)卟啉对甲苯磺酸酯、四对甲苯基卟啉、巴西木素中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述显色剂和水的质量比为1～20：1～500。
5.根据权利要求1所述的土壤重金属可视化显色吸附复合材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋刚彪，汤石鹏，梁彩婷，胡汉剑，胡甜，韦碧琪，邓浩婷，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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