CN106281342A - 一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型土壤重金属固定稳定化材料，特别是一种快速高效持久的三唑类化合物的重金属固定稳定化材料。该土壤重金属固定稳定化材料是由三唑类化合物复合磷酸化合物、铁化合物、二硫代氨基甲酸盐及硫酸铝等一种或两种以上材料而成，加入非离子表面活性剂等助剂提高材料之间的相容性和稳定性。该材料的优点是持久性好，尤其是对高浓度的铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、银（Ag）和类金属砷（As）等均有很好的处理效果。

Description

一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成

技术领域

本发明涉及一种新型土壤重金属固定稳定化材料，特别是一种快速高效持久的三唑类化合物复合重金属固定稳定化材料。

背景技术

土壤污染是指具有生理毒性的物质或过量植物营养元素进入土壤而导致土壤性质恶化和植物生理功能失调的现象，包括农业耕地污染、城市棕色地块污染以及矿区土壤污染。土壤虽具有一定的自净能力，但其一旦被污染，特别是被重金属污染，就很难恢复。在过去很长一段时间里，土壤污染问题一直没有得到足够重视，直到近年来“镉大米”“毒生姜”“癌症村”“砷中毒”等严重土壤污染事件的发生和突发性环境公共事件的曝光，才使得土壤污染防治真正引起社会公众的重视。

土壤污染形势异常严峻。目前我国土壤污染呈日趋加剧的态势，防治形势十分严峻。我国土壤污染区域分布较广，根据环境保护部和国土资源部2014年4月17日公布的《全国土壤污染状况调查公报》，目前全国土壤总的点位超标率为16.1%，而耕地土壤点位超标率更高达19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，目前全国粮食播种面积为20.27亿亩，由此推测，有待修复的耕地土壤面积为3.9亿亩。研究结果表明不同赋存形态的重金属，其生理活性和毒性均有差异。其中以水溶态和可交换态的活性、毒性最大，残渣态的活性最小。

土壤污染防治技术不成熟。与严峻的土壤污染形势相对应，我国的土壤污染防治技术尚显薄弱。由于污染土壤面积大，污染程度深浅不一，自然条件复杂多变，对土壤污染防治技术和工艺要求极高。现有的土壤污染防治技术不成熟，物理治理方法花费巨大，化学修复方法容易引起土壤质量下降，生物修复方法耗时太长。广受关注的重金属污染土壤修复技术还处在试验阶段，迄今为止国内还没有成功的重金属污染土壤修复案例。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于三唑类化合物复合的土壤重金属高效持久的固定稳定化处理材料，能够同时处理多种重金属污染土壤，且易于施工，综合性能显著优于已有材料。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是采用了一种基于三唑类化合物复合的土壤重金属高效清洁处理材料：

一种土壤重金属高效固定稳定化处理材料是由三唑类化合物、磷酸化合物、铁化合物、二硫代氨基甲酸盐及硫酸铝等材料组合而成。

其中三唑类化合物是指苯并三唑、甲基苯并三唑、氨基三唑、二氨基三唑、二苯基三唑、羟基苯并三唑、硝基苯并三唑及其钠盐、钾盐和铵盐。三唑类化合物重量0.5-60部，三唑类化合物含量高于60部，则稳定性降低，容易固体析出，含量低于0.5，则重金属稳定化处理不完全，效果降低。

磷酸化合物是指正磷酸、亚磷酸、偏磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐。磷酸化合物0-40部。

铁化合物是指硫酸亚铁、氯化亚铁亚铁盐，氯化铁、硫酸铁铁盐。铁化合物0-60部。

二硫代氨基甲酸盐是指二乙基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钾、哌嗪-双-二硫代氨基甲酸钠、哌嗪-双-二硫代氨基甲酸钾等。二硫代氨基甲酸盐0-30部。

此外，还复合了硫酸铝0-10部。

本发明的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成中还含有表面活性剂等溶解助剂和溶剂水，提高体系的稳定性，其中三唑类化合物、磷酸化合物、铁化合物、二硫代氨基甲酸盐及硫酸铝含量为5.0～99.5w/w%，含量低于5.0%，则重金属稳定化处理不完全，效果降低，固含量高于99.5%，则不稳定，容易出现固体析出；非离子表面活性剂溶解助剂0.1-5 w/w%，和水1-90 w/w %。

本发明的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料使用时重金属污染土壤100部，重金属清洁处理材料1-30部，搅拌混合，静置熟化24小时。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：

1）本发明一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料是无机、有机材料协同作用：有些重金属与有机的三唑类化合物和二硫代氨基甲酸盐反应活性高，有些重金属与无机的磷酸化合物、铁化合物和硫酸铝反应活性高，可以互补，快速与各种重金属发生固定稳定化反应，且每种重金属均以最稳定的状态存在，不会发生置换溶出，发挥长时间的重金属固定稳定化作用。

2）本发明土壤重金属固定稳定化处理材料的组成中各材料均为常见材料，成本低廉，对环境无二次污染，且处理效率高，见效快，用量少，工艺简单，操作方便。

3）本发明土壤重金属固定稳定化处理材料对铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、银（Ag）和类金属砷（As）等阴、阳离子形式均有很好的沉淀或固定稳定化处理效果，可以同时去除。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

配制浓度为氯化铜（铜浓度15g/L）、氯化锌（锌浓度27g/L）、三氯化铬（三价铬浓度15g/L）、重铬酸钾（六价铬浓度10g/L）、硝酸镉（镉浓度0.2g/L）、硝酸镍（镍浓度10g/L）、砷酸钠（砷浓度10g/L）；

现场取回土壤，干燥粉碎，过100目晒；

取土样100g，按照下表1比例与50ml上述重金属溶液混合，自然养护熟化24小时，干燥粉碎，过100目晒，得到模拟重金属污染土壤：

表1模拟重金属污染土壤组成（ml）

土壤一：Cu²⁺1500mg/Kg、Zn²⁺2700mg/Kg、Cr³⁺1500mg/Kg、Ni²⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg；

土壤二：Cu²⁺1500mg/Kg、Cr⁶⁺1000mg/Kg、Ni²⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg、As⁵⁺1000mg/Kg；

土壤三：Zn²⁺2700mg/Kg、Cr³⁺1500mg/Kg、Cr⁶⁺1000mg/Kg、Ni²⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg；

土壤四：Cu²⁺1500mg/Kg、Cr³⁺1500mg/Kg、Cr⁶⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg、As⁵⁺1000mg/Kg。

实施例和比较例

称取上述表1的模拟重金属污染土壤10g，加入去离子水5g，混合均匀，用本发明限定的不同组成的三唑类复合重金属固定化材料处理，每种土壤中分别加入3g重金属固定化材料和2g水，搅拌均匀，静置24小时，制得实施例和比较例的待测土样。

根据Tessier连续提取法，用去离子水浸提土壤中可溶态重金属，pH7，25℃，按照水和土壤比100：1加水，震荡2小时，6000r/min离心20min取上层清液，再用1mol/L的MgC1₂溶液提取可交换态重金属，pH7，25℃，按照MgC1₂溶液和土壤比100：1加MgC1₂溶液，震荡2小时，6000r/min离心20min取上层清液。再用电感耦合等离子体仪器测试溶液中的重金属含量，从而评价本发明土壤重金属清洁处理材料对重金属的处理效果，结果见表2-4。

比较例是上述同样的方法，用目前常用的螯合剂磷酸钠取代本发明的重金属固定化材，处理模拟重金属污染土壤，结果表5。

重金属固定化材料1组成：

三唑化合物：羟基苯并三唑 30重量部

磷酸化合物：偏磷酸 10重量部

二硫代氨基甲酸钾化合物：二乙基二硫代氨基甲酸钠 8重量部

表面活性剂：聚合环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂 2重量部

溶剂： 水 50重量部

表2重金属固定化材料1处理污染土壤结果

重金属固定化材料2组成：

三唑化合物：羟基苯并三唑 30重量部

铁化合物：氯化亚铁 10重量部

二硫代氨基甲酸钾化合物：二乙基二硫代氨基甲酸钠 8重量部

表面活性剂：聚合环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂 2重量部

溶剂： 水 50重量部

表3重金属固定化材料2处理污染土壤结果

重金属固定化材料3组成：

三唑化合物：羟基苯并三唑 30重量部

二硫代氨基甲酸钾化合物：二乙基二硫代氨基甲酸钠 8重量部

硫酸铝： 10重量部

表面活性剂：聚合环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂 2重量部

溶剂： 水 50重量部

表4重金属固定化材料3处理污染土壤结果

对照组：20%的磷酸钠水溶液

表5对照组处理污染土壤结果

从试验结果看：本发明的三唑类复合重金属固定稳定化材料，对多种重金属（阴、阳离子）均有优异的固定稳定化处理效果，且每种重金属均以最稳定的形态存在，处理后的土壤重金属均达到安全的浓度范围，大大超过了单一螯合剂重金属固定稳定化材料的处理效果。

Claims (8)

1.一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成是由三唑类化合物、磷酸化合物、铁化合物、二硫代氨基甲酸盐及硫酸铝等一种或两种以上材料而成组合而成。

2.如权利要求1所述的所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在于三唑类化合物重量0.5-60部、磷酸化合物0-40部、铁化合物0-60部、二硫代氨基甲酸盐0-30部、硫酸铝0-10部。

3.如权利要求1和2所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在于三唑类化合物是指苯并三唑、甲基苯并三唑、氨基三唑、二氨基三唑、二苯基三唑、羟基苯并三唑、硝基苯并三唑及其钠盐、钾盐和铵盐。

4.如权利要求1和2所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在于磷酸化合物是指正磷酸、亚磷酸、偏磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐。

5.如权利要求1和2所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在于铁化合物是指硫酸亚铁、氯化亚铁亚铁盐，氯化铁、硫酸铁铁盐。

6.如权利要求1和2所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在于二硫代氨基甲酸盐是指二乙基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钾、哌嗪-双-二硫代氨基甲酸钠、哌嗪-双-二硫代氨基甲酸钾等。

7.如权利要求1、2、3、4、5和6所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在于固含量为5.0～99.5w/w%，非离子表面活性剂溶解助剂0.1-5 w/w %，和水1-90 w/w %。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6和7所述的一种持久高效三唑类复合重金属固定稳定化材料组成，其特征在使用时重金属污染土壤100部，重金属清洁处理材料1-30部，搅拌混合，静置熟化24小时。