【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于重金属污染治理技术及其环境修复领域，特别涉及一种同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、土壤重金属污染是世界范围内的主要环境问题，重金属污染物来源广泛，危害极大。如工业中采矿区污染、废气水排放、电镀污染等；生活中不达标排污、生活垃圾、燃气排放等；农业中过量施肥、农药残留、面源污染等。重金属污染具有持久性、隐蔽性和不可逆转性，在环境中难以被微生物降解，且能通过直接吸入、摄入和皮肤接触在生物器官中积累，其显著的生物剧毒性严重威胁着动植物与人类的健康。当人体持续摄入cd会引起肺癌、骨折、肾脏功能障碍等，而慢性as中毒则会导致真皮病变、周围神经病变、皮肤癌等疾病。镉(cd)和砷(as)在土壤中具有具毒性且多以复合污染的形式存在，而水稻种植区往往是镉砷复合污染区，水稻有较强的镉和砷富集能力，导致水稻籽粒中含有超标的重金属污染物，这不仅对水稻的生长发育产生不利影响导致减产，而且可通过土壤-稻米进入食物链，在人体内富集，严重威胁粮食安全和人民生命健康。
2、镉和砷因其具有不同的化学行为而使得同时修复被镉砷复合污染的土壤具有极大挑战性。土壤中镉和砷的生物有效性对土壤参数变化表现出完全相反的响应机制，主要原因在于镉和砷的有效性受到ph、eh等诸多土壤理化性质的控制。镉在土壤中一般多以cd2+存在，在稻田的淹水或干湿交替中易缺氧硫化还原为水溶性络合物，其有效性降低；但砷(as3-/as5-)通常会随着ph的增加更多的释放于土壤中，有效性大大提高。因此在稳定土壤中镉的同时可能会导致砷在土壤中发生活
3、现有的土壤重金属污染修复研究思路有两种：一种是通过不同的修复技术，将重金属污染物从土壤中分离(活化)后再修复；另一种是通过钝化剂使重金属尽可能固定在土壤中(钝化)，从而减少其进入食物链，特别是食用和饲用的部分。根据上述研究机理，土壤重金属污染修复技术可以划分为物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术，三者各有利弊。物理修复法包含电导力学修复水体，客土、换土等工程措施，这类方法往往对土壤结构的破坏性较大，且成本高昂，操作复杂。化学修复法则使用化学浸提法、淋洗法将可溶性重金属污染物转移，或是施加改良剂、淋洗剂等方法改变环境生物化学性质，从而降低重金属移动性。化学修复过程中常引入新的化学物质，在环境条件发生改变时易造成再次污染，不利于土壤长期的安全利用。生物修复是一种环境友好型技术，但由于其周期长、成本高且效果稳定性差等问题在实际修复过程中应用较少。
4、综上，镉砷复合污染土壤的修复已成为世界性的难题，针对当前农田土壤cd、as复合污染，常用的修复方法存在一定的弊端，大部分研究采用的修复材料都只适用于农田单一的重金属污染，面对化学行为相反的镉砷复合污染则通常采用多种修复技术辅助，缺乏一种多功能稳定化材料来降低修复成本、满足真实环境的要求。因此，亟需探求既能高效修复镉砷复合污染又能降低土壤生态风险的土壤修复技术。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法。
2、本专利技术的方法首先将碳酸钙分散于水中，再加入海藻酸钠，搅拌得到溶胶；加入葡萄糖酸内酯溶液，搅拌后倒模，静置成球；将制备好的海藻酸钙水凝胶球置于氯化铁溶液中，干燥；再将过氧化物打入核芯空腔中，完成功能组分的负载，最终得到具有核壳结构的一种同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料。
3、该方法制备的同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料不仅具有较强的机械性能，避免在吸附过程中造成材料破损。
4、海藻酸钙水凝胶球经氯化铁溶液浸泡后，三价铁离子与海藻酸结合形成外层吸附砷而内层吸附镉的核壳性凝胶材料。核芯空腔中负载的活化剂或过氧化物，在淹水环境中应用时，与水反应释放氧气，可将毒性高的三价砷氧化成毒性较低的五价砷，与此同时反应生成的氢氧根，可以提高核壳载体本身的ph，从而增加吸附固定镉的能力。当向核壳空腔结构中注入过氧化物的时候，可明显观察到海藻酸铁层的表面有新的孔隙形成，其赋予材料的可漂浮性使其吸附完成后易于回收，减少环境污染，有效降低稻田土壤镉砷的含量，适用于镉砷复合污染稻田土壤的安全高效吸附。与此同时，过氧化物溶于水产生氢氧根，提高核壳载体本身的ph，从而增加吸附固定镉的能力。
5、本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料。
6、本方法制备的同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料不仅具有较强的机械性能，避免在吸附过程中造成材料破损，在应用过程中，可漂浮的同步吸附水凝胶复合材料外壳吸附土壤中砷，内核高效吸附土壤重金属中的镉，空腔负载功能组分增加镉的吸附能力同时对砷进行氧化降毒。最后通过简单打捞回收修复完成的复合材料，最大限度的把土壤重金属镉砷从根源上彻底去除。
7、本专利技术再一目的在于提供上述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料在水或土壤中移除重金属的应用。
8、本专利技术的目的通过下述方案实现：
9、一种同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，包括以下步骤：
10、(1)将caco3分散到水中；
11、(2)在搅拌的状态下向步骤(1)的溶液中加入海藻酸钠，持续搅拌，得到分散均匀的caco3/sa白色溶胶；
12、(3)将葡萄糖酸内酯(gdl)溶于水，所得溶液加入上述步骤(2)制得的白色溶胶中，搅拌，倒模，静置成型得到内有caco3均匀分散的可漂浮高吸附镉的海藻酸钙水凝胶材料；
13、(4)将上述步骤(3)所得海藻酸钙水凝胶材料置于三价铁溶液中，得到具有核壳结构的水凝胶材料，干燥，得到凝胶复合材料；
14、(5)将过氧化物溶液注入凝胶复合材料的核芯中空结构中，干燥后得到包被过氧化物粉末的中空核壳型水凝胶。
15、步骤(1)所述碳酸钙(caco3)和水的质量比为(0.5～6)：(25～100)。
16、步骤(1)所述分散的转速为400～1000rpm；时间为0.5～2h。
17、步骤(2)所述海藻酸钠与步骤(1)所述水的质量比为(1～20)：(25～100)。
18、步骤(2)所述海藻酸钠与步骤(1)所述碳酸钙的质量比为(5～100)：(2～10)。
19、步骤(2)所述搅拌的转速均为300～500rpm；持续搅拌的时间为0.5～4h。
20、步骤(3)所述葡萄糖酸内酯与水的质量比为(2～10)：(10～200)。
21、步骤(3)所述葡萄糖酸内酯与步骤(1)所述碳酸钙的质量比为(0.5～5)：(1～10)。
22、步骤(3)所述葡萄糖酸内酯溶于水具体为将葡萄糖酸内酯加入水中涡旋振动8～20s。
23、步骤(3)所述搅拌的转速为1500～2500rpm；时间为30s～120s。
24、步骤(3)所述倒模的模具为直径0.2～2c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同步去除镉砷的氧化-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所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述搅拌的转速均为300～500rpm；持续搅拌的时间为0.5～4h。
4.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
8.权利要求1-7任一项所述方法制备得到的同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料。
9.权利要求8所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料在水或土壤中移除重金属的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于：所述土壤为稻田土壤；所述凝胶复合材料按照土壤质
...【技术特征摘要】
1.一种同步去除镉砷的氧化-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所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述搅拌的转速均为300～500rpm；持续搅拌的时间为0.5～4h。
4.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述同步去除镉砷的氧化-吸附复合材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王进进，莫芷颐，胡甜，李永涛，张玉龙，李文彦，钟嘉文，白韬，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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