CN104962292B - 一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂及其合成方法，矿化剂的重量份数配比为5‑15份甲基乙烯基醚，10‑20份马来酸酐，20‑30份乙酸乙酯，5‑8份过硫酸钠，0.05‑0.1份过氧化十二酰，5‑8份磷酸二氢铵，5‑8份硫代硫酸钠，10‑20份碳酸钠，10‑30份水。本发明研制的重金属离子矿化剂，针对重金属离子具有很好矿化能力，可广泛应用于被重金属离子污染的农田、工业场地、戈壁、沙漠等地，还可用于含有重金属离子的生活污泥、工业污泥以及油田中的钻井废液和含油污泥等的治理和修复，是一种绿色环保的药剂。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别是土壤污染治理技术领域，尤其是被重金属离子污染的土壤、沙地以及油田钻井废液、含油污泥等的治理和修复技术。
背景技术
土壤是一种非常重要的自然资源，也是一个国家农业发展的基础。土壤作为农业的根本，是人类赖以生存的基本原料的来源。重金属污染土壤的修复是现今的一大难题，而其中的重金属主要指的是Cd、Pb、Cr、Zn、Hg和类金属As等几种生物毒性显著的元素，以及Mn、Ni、Cu等常见元素。
由于重金属污染具有普遍性、隐蔽性或潜伏性、不可逆性、间接危害性与表聚性的特点，它可以通过食物链不断在生物体内富集，最终到达食物链顶端，在人体内蓄积从而危害人类的健康，因此土壤重金属污染日益引起人们的关注。据统计，我国遭受不同程度重金属污染的耕地面积已接近2×105km2，约占耕地总面积的15％，每年因重金属污染导致的粮食减产超过1.0×107t，被重金属污染的粮食多达1.2×107t，合计经济损失至少200亿元[1]。据了解，当今面积最广、危害最大的环境问题之一是重金属污染。土壤重金属污染给农业种植、土壤肥力和作物的产量与品质带来了诸多不利影响的同时，生态环境以及人类的生命健康也受到了巨大的威胁，如由有机汞引起的日本的水俣病就是典型的例证。由于生物效应和重金属污染毒性机理的复杂特性，重金属污染一直是当前研究的热点。因此，为了环境质量能够得到更大的改善，人类能够更好的生存，我们需要顺应环境可持续发展的趋势，对重金属污染的土壤进行大规模治理和生态修复。
现有处理方法主要有：
客土/换土法：客土法和换土法有需要损耗大量的财力与人力的缺点，所以，其只适用于重污染区的小面积土壤的治理。
矿物吸附法：其工程量较大、投资费用高，且破坏土壤结构，使土壤肥力随之下降，并且还要处理换出的污土。
洗淋法：洗淋法能够方便的进行回收处理，但是对被重金属污染土壤进行浸提后，土壤中钾、钙、镁、铁、锰等几种营养元素的含量将减少，其中部分营养元素的有效性也随之降低，并且工程量大。
生物修复法：生物修复的效果较好，且容易操作，但其修复周期较长，且植物对重金属的吸收由于环境浓度的差异较大而存在被动吸收。所以该技术目前还处于试验和示范阶段。
重金属离子矿化法：将产品直接喷洒到受污染的土地表面，药剂自然渗透和重金属离子反应，生产不溶于水、酸碱的稳定化合物，起到矿化作用，使得重金属离子不迁移。
发明内容
本发明的目的在于：提供的环保用的重金属离子矿化剂，该剂针对重金属离子具有很好矿化能力，可广泛应用于被重金属离子污染的农田、工业场地、戈壁、沙漠等地，还可用于含有重金属离子的生活污泥、工业污泥以及油田中的钻井废液和含油污泥等的治理和修复，是一种绿色环保的药剂。
本发明的目的是这样实现的：一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂，原料以重量份数配制，由5-15份甲基乙烯基醚，10-20份马来酸酐，20-30份乙酸乙酯，5-8份过硫酸钠，0.05-0.1份过氧化十二酰，5-8份磷酸二氢铵，5-8份硫代硫酸钠，10-20份碳酸钠，10-30份水。
本发明一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂最佳配制为：10份甲基乙烯基醚，15份马来酸酐，20份乙酸乙酯，5份过硫酸钠，0.1份过氧化十二酰，8份磷酸二氢铵，5份硫代硫酸钠，10份碳酸钠，20份水。
本发明一种用于处理土壤重金属离子矿化剂的合成方法为：
S1将水加入到反应釜中，以120-180转/分钟的速度搅拌，加入马来酸酐；
S2升温到60-80℃，加入乙酸乙酯和过氧化十二酰，搅拌20-30分钟；
S3加入甲基乙烯基醚，恒温3--4小时；
S4加入硫代硫酸钠和过硫酸钠，反应1--2小时；
S5加入磷酸二氢铵和碳酸钠，搅拌20--30分钟；
S6自然冷却。
本发明的重金属离子矿化剂，合成所需的药剂，甲基乙烯基醚，马来酸酐，乙酸乙酯，过硫酸钠，份过氧化十二酰，磷酸二氢铵，硫代硫酸钠，碳酸钠，均为市售产品。
本发明合成的重金属离子矿化剂，其性能参数为：外观：白色至淡黄色粘稠液体，PH(1:100倍稀释)6.0-8.0；固含量≥25％；达到产品的设计要求，彰显技术进步。
本发明研制的重金属离子矿化剂，针对重金属离子具有很好矿化能力，可广泛应用于被重金属离子污染的农田、工业场地、戈壁、沙漠等地，还可用于含有重金属离子的生活污泥、工业污泥以及油田中的钻井废液和含油污泥等的治理和修复，是一种绿色环保的药剂。
本产品具有如下优点：
将本发明产品直接喷洒到受污染的土地表面，药剂自然渗透和重金属离子反应，产生不溶于水、酸碱的稳定化合物，起到矿化作用，使得重金属离子不迁移。
本发明重金属离子矿化剂具有操作简单，成本低廉，见效快等特点，其能力远好于其他方法，达到标准要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明产品作进一步的说明。
实施例1
假设以下述比例：本发明的一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂，以重量份数配制，由5份甲基乙烯基醚，20份马来酸酐，15份乙酸乙酯，8份过硫酸钠，0.05份过氧化十二酰，5份磷酸二氢铵，8份硫代硫酸钠，20份碳酸钠，10份水配置
制备：先将水加入到反应釜中，搅拌(搅拌速度为120-180转/分钟)，再加入马来酸酐，升温到65℃，然后加入乙酸乙酯和过氧化十二酰，搅拌20分钟后加入甲基乙烯基醚，恒温聚合反应3小时；再加入硫代硫酸钠和过硫酸钠，反应1小时，最后加入磷酸二氢铵和碳酸钠，搅拌20分钟，混合均匀后停止搅拌，自然冷却即为产品。
本产品去除重金属离子能力实验效果(根据GB15618-2008《土壤环境质量标准》进行对比)见表1。
将本产品按比例喷洒到含有重金属离子的土壤上，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做浸出实验(空白实验)，测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率。
表1
从上表数据可知：本发明重金属离子矿化剂对重金属离子具有很好的去除能力，达到标准要求。
实施例2
以10份甲基乙烯基醚，15份马来酸酐，20份乙酸乙酯，5份过硫酸钠，0.1份过氧化十二酰，8份磷酸二氢铵，5份硫代硫酸钠，10份碳酸钠，20份水；
制备：先将水加入到反应釜中，搅拌(搅拌速度为120-180转/分钟)，再加入马来酸酐，升温到75℃，然后加入乙酸乙酯和过氧化十二酰，搅拌30分钟后加入甲基乙烯基醚，恒温聚合反应4小时；再加入硫代硫酸钠和过硫酸钠，反应2小时，最后加入磷酸二氢铵和碳酸钠，搅拌30分钟，混合均匀后停止搅拌，自然冷却即为产品。
本产品去除重金属离子能力实验效果(根据GB15618-2008《土壤环境质量标准》进行对比)见表2。
将本产品按比例喷洒到含有重金属离子的土壤上，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做浸出实验(空白实验)，测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率。
表2
从上表数据可知：本发明重金属离子矿化剂对重金属离子具有很好的去除能力，达到标准要求。
实施例3
以15份甲基乙烯基醚，5份马来酸酐，10份乙酸乙酯，6份过硫酸钠，0.8份过氧化十二酰，6份磷酸二氢铵，6份硫代硫酸钠，15份碳酸钠，30份水；
制备：先将水加入到反应釜中，搅拌(搅拌速度为120-180转/分钟)，再加入马来酸酐，升温到80℃，然后加入乙酸乙酯和过氧化十二酰，搅拌30分钟后加入甲基乙烯基醚，恒温聚合反应4小时；再加入硫代硫酸钠和过硫酸钠，反应2小时，最后加入磷酸二氢铵和碳酸钠，搅拌30分钟，混合均匀后停止搅拌，自然冷却即为产品。
本产品去除重金属离子能力实验效果(根据GB15618-2008《土壤环境质量标准》进行对比)见表3。
将本产品按比例喷洒到含有重金属离子的土壤上，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做浸出实验(空白实验)，测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率。
表3
从上表数据可知：本发明重金属离子矿化剂对重金属离子具有很好的去除能力，达到标准要求。
经过检测，处理后的土壤中K、Ca、Mg、Fe、Mn等几种营养元素变化很小，因此本产品不影响土壤的正常功能，不会破坏土壤成分，是一种绿色环保的药剂。
本发明所采用多种化学品可用其他化学性质相近的物质代替，如过硫酸钠可用过硫酸钾、过硫酸铵等替代，磷酸二氢铵可用磷酸氢钙、磷酸二氢钠等替代，碳酸钠可用碳酸钾替代等等，所以根据本发明所作的其他等效或近似变换也在本发明专利的保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂，原料以重量份数配制，由5-15份甲基乙烯基醚，10-20份马来酸酐，20-30份乙酸乙酯，5-8份过硫酸钠，0.05-0.1份过氧化十二酰，5-8份磷酸二氢铵，5-8份硫代硫酸钠，10-20份碳酸钠，10-30份水；并按下述方法合成制备：
S1将水加入到反应釜中，以120-180转/分钟的速度搅拌，加入马来酸酐；
S2升温到60-80℃，加入乙酸乙酯和过氧化十二酰，搅拌20-30分钟；
S3加入甲基乙烯基醚，恒温3--4小时；
S4加入硫代硫酸钠和过硫酸钠，反应1--2小时；
S5加入磷酸二氢铵和碳酸钠，搅拌20--30分钟；
S6自然冷却。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂，其特征在于，其重量份数组成为，10份甲基乙烯基醚，15份马来酸酐，20份乙酸乙酯，5份过硫酸钠，0.1份过氧化十二酰，8份磷酸二氢铵，5份硫代硫酸钠，10份碳酸钠，20份水。
3.一种权利要求1或2所述用于处理土壤重金属离子的矿化剂的合成方法为：
S1将水加入到反应釜中，以120-180转/分钟的速度搅拌，加入马来酸酐；
S2升温到60-80℃，加入乙酸乙酯和过氧化十二酰，搅拌20-30分钟；
S3加入甲基乙烯基醚，恒温3--4小时；
S4加入硫代硫酸钠和过硫酸钠，反应1--2小时；
S5加入磷酸二氢铵和碳酸钠，搅拌20--30分钟；
S6自然冷却。
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