CN106433660A - 一种稳定土壤中重金属Ni的固化剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定土壤中重金属Ni的固化剂及其使用方法，属于重金属固化剂合成领域。本发明首先采用柚子皮为原料，经清洗暴晒后，在氢氧化钠溶液中浸泡，再利用饱和蒸汽使纤维间充满水份，通过瞬时减压，纤维破裂并且初步解纤，经干燥得白色粉末，再取空隙复杂的硅藻土为原料，经硅烷偶联剂混合球磨后，与自行制备的白色粉末按比例混合得到稳定土壤中重金属Ni的固化剂，将其与被污染的土壤按比例混匀后压实，定时喷洒清水保湿，经养护后达到固化土壤中重金属Ni的目的。本发明所得固化剂可长期固定土壤中的重金属Ni，并且会缓慢被土壤中微生物消化吸收，作为土壤肥料为土壤增肥，不会对土壤造成二次污染，可大规模推广使用。

Description

一种稳定土壤中重金属Ni的固化剂及其使用方法

技术领域

本发明公开了一种稳定土壤中重金属Ni的固化剂及其使用方法，属于重金属固化剂合成领域。

背景技术

土壤是难以再生的自然资源，是人类生产活动的重要基础。目前，我国土壤污染的形势比较严峻，包括重金属污染、有机物污染等。土壤污染导致的农产品的安全问题不容忽视：土壤污染能降低作物产量和质量，还通过食物链的传递和富集作用危害人类健康。为了修复污染土壤，近些年世界各国特别是发达国家都投入了巨大的人力、物力和财力进行土壤修复研究，并取得了一定的进展。

污染土壤中重金属Ni的修复一般是通过转移、吸附、转化和降解土壤中的污染物，使其浓度降低到可以接受的水平，或将有毒有害物质转化为无毒无害的物质。目前，主要修复方法包括物理分离法、溶液淋漓法、固定转化法、电动力法、萃取法、氧化法、还原法、土壤固化剂法及生物修复法等。但这些技术不同程度的存在成本高、修复污染单一、修复效果有待提高等一种或几种不足。

土壤中的重金属Ni在常规修复过程中，通过沉淀法进行固化，首先，重金属不再影响土壤中益生菌的生长，益生菌可以正常的工作；其次，重金属被转化为难以溶解在水中的沉淀后，植物不会吸收到这些重金属，它们就不会进入食物链而损害人体健康。沉淀法一般可以固定82％～95％的重金属，修复成本一般介于$15-35美元/吨土壤。这是一个相对比较便宜的降低重金属污染的方法，但是重金属Ni存在被缓慢释放的危险，需要进行长期的监控，并随时补加沉淀剂，长期累加成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对传统土壤重金属Ni固化剂在制备和使用过程中出现的，重金属Ni存在被缓慢释放的危险，需要长时间的监控，并随时补加沉淀剂，长期累加成本高的问题，提供了一种稳定土壤中重金属Ni的固化剂及其使用方法。本发明首先采用柚子皮为原料，经清洗暴晒后，在氢氧化钠溶液中浸泡，再利用饱和蒸汽使纤维间充满水份，通过瞬时减压，纤维破裂并且初步解纤，经干燥得白色粉末，再取空隙复杂的硅藻土为原料，经硅烷偶联剂混合球磨后，与自行制备的白色粉末按比例混合得到稳定土壤中重金属Ni的固化剂，将其与被污染的土壤按比例混匀后压实，定时喷洒清水保湿，经养护后达到固化土壤中重金属Ni的目的。本发明所得固化剂可长期固定土壤中的重金属Ni，并且会缓慢被土壤中微生物消化吸收，作为土壤肥料为土壤增肥，不会对土壤造成二次污染，可大规模推广使用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

(1)称取新鲜柚子皮400～500g，经人工用去离子水反复清洗3～5次后，随后将其均匀平铺与菠萝晒中，于阳光下暴晒3～5天，收集暴晒后的柚子皮，倒入盛有400～500mL质量浓度为8～10％氢氧化钠溶液的高压反应釜中，再通入饱和水蒸气，直至反应釜内压力达3.6～4.6MPa，以400～600r/min转速保压搅拌反应20～40min；

(2)待反应结束，打开反应釜底部出料阀门，使反应釜内物料喷射进入接收容器中，随后将接收容器中物料置于真空干燥箱中，于105～110℃条件下，干燥至恒重，得白色粉末，备用；

(3)依次称取200～300g硅藻土，10～20g硅烷偶联剂KH550，倒入球磨机中，再加入100～200mL无水乙醇，按球料比为20∶1加入球磨珠，球磨处理20～40min，出料，得混合湿料；

(4)按重量份数计，依次取60～80份步骤(2)备用白色粉末，100～120份上述所得混合湿料，20～30份无水乙醇，倒入烧杯中，以600～800r/min转速搅拌混合至乙醇完全蒸发，即得稳定土壤中重金属Ni的固化剂；

(5)按重量份数计，依次取100～120份重金属Ni污染的土壤，80～100份清水，10～20份上述所得稳定土壤重金属Ni的固化剂，倒入混料机中，于温度为40～50℃，转速为800～1000r/min，恒温搅拌混合30～45min，出料，将所得土壤混合物以4～5MPa压力压实，每隔4～6h喷洒去离子水，保持土壤湿度为20～40％，养护7～10天，即可。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所得重金属Ni土壤固化剂性质温和，不会对土壤造成二次污染，使用后可被土壤中微生物缓慢降解，作为土壤肥料；

(2)本发明制备工艺简单，易于制取，原材料廉价易得，使用方法简单方便，效果明显，具有广阔的市场应用前景。

具体实施方式

称取新鲜柚子皮400～500g，经人工用去离子水反复清洗3～5次后，随后将其均匀平铺与菠萝晒中，于阳光下暴晒3～5天，收集暴晒后的柚子皮，倒入盛有400～500mL质量浓度为8～10％氢氧化钠溶液的高压反应釜中，再通入饱和水蒸气，直至反应釜内压力达3.6～4.6MPa，以400～600r/min转速保压搅拌反应20～40min；待反应结束，打开反应釜底部出料阀门，使反应釜内物料喷射进入接收容器中，随后将接收容器中物料置于真空干燥箱中，于105～110℃条件下，干燥至恒重，得白色粉末，备用；依次称取200～300g硅藻土，10～20g硅烷偶联剂KH550，倒入球磨机中，再加入100～200mL无水乙醇，按球料比为20∶1加入球磨珠，球磨处理20～40min，出料，得混合湿料；按重量份数计，依次取60～80份备用白色粉末，100～120份上述所得混合湿料，20～30份无水乙醇，倒入烧杯中，以600～800r/min转速搅拌混合至乙醇完全蒸发，即得稳定土壤中重金属Ni的固化剂；按重量份数计，依次取100～120份重金属Ni污染的土壤，80～100份清水，10～20份上述所得稳定土壤重金属Ni的固化剂，倒入混料机中，于温度为40～50℃，转速为800～1000r/min，恒温搅拌混合30～45min，出料，将所得土壤混合物以4～5MPa压力压实，每隔4～6h喷洒去离子水，保持土壤湿度为20～40％，养护7～10天，即可。

实例1

称取新鲜柚子皮400g，经人工用去离子水反复清洗3次后，随后将其均匀平铺与菠萝晒中，于阳光下暴晒3天，收集暴晒后的柚子皮，倒入盛有400mL质量浓度为8％氢氧化钠溶液的高压反应釜中，再通入饱和水蒸气，直至反应釜内压力达3.6MPa，以400r/min转速保压搅拌反应20min；待反应结束，打开反应釜底部出料阀门，使反应釜内物料喷射进入接收容器中，随后将接收容器中物料置于真空干燥箱中，于105℃条件下，干燥至恒重，得白色粉末，备用；依次称取200g硅藻土，10g硅烷偶联剂KH550，倒入球磨机中，再加入100mL无水乙醇，按球料比为20∶1加入球磨珠，球磨处理20min，出料，得混合湿料；按重量份数计，依次取60份备用白色粉末，100份上述所得混合湿料，20份无水乙醇，倒入烧杯中，以600r/min转速搅拌混合至乙醇完全蒸发，即得稳定土壤中重金属Ni的固化剂；按重量份数计，依次取100份重金属Ni污染的土壤，80份清水，10份上述所得稳定土壤重金属Ni的固化剂，倒入混料机中，于温度为40℃，转速为800r/min，恒温搅拌混合30min，出料，将所得土壤混合物以4MPa压力压实，每隔4h喷洒去离子水，保持土壤湿度为20％，养护7天，即可。

实例2

称取新鲜柚子皮450g，经人工用去离子水反复清洗4次后，随后将其均匀平铺与菠萝晒中，于阳光下暴晒4天，收集暴晒后的柚子皮，倒入盛有450mL质量浓度为9％氢氧化钠溶液的高压反应釜中，再通入饱和水蒸气，直至反应釜内压力达4MPa，以500r/min转速保压搅拌反应30min；待反应结束，打开反应釜底部出料阀门，使反应釜内物料喷射进入接收容器中，随后将接收容器中物料置于真空干燥箱中，于108℃条件下，干燥至恒重，得白色粉末，备用；依次称取250g硅藻土，15g硅烷偶联剂KH550，倒入球磨机中，再加入150mL无水乙醇，按球料比为20∶1加入球磨珠，球磨处理30min，出料，得混合湿料；按重量份数计，依次取70份备用白色粉末，110份上述所得混合湿料，25份无水乙醇，倒入烧杯中，以700r/min转速搅拌混合至乙醇完全蒸发，即得稳定土壤中重金属Ni的固化剂；按重量份数计，依次取110份重金属Ni污染的土壤，90份清水，15份上述所得稳定土壤重金属Ni的固化剂，倒入混料机中，于温度为45℃，转速为900r/min，恒温搅拌混合40min，出料，将所得土壤混合物以4.5MPa压力压实，每隔5h喷洒去离子水，保持土壤湿度为30％，养护8天，即可。

实例3

称取新鲜柚子皮500g，经人工用去离子水反复清洗5次后，随后将其均匀平铺与菠萝晒中，于阳光下暴晒5天，收集暴晒后的柚子皮，倒入盛有500mL质量浓度为10％氢氧化钠溶液的高压反应釜中，再通入饱和水蒸气，直至反应釜内压力达4.6MPa，以600r/min转速保压搅拌反应40min；待反应结束，打开反应釜底部出料阀门，使反应釜内物料喷射进入接收容器中，随后将接收容器中物料置于真空干燥箱中，于110℃条件下，干燥至恒重，得白色粉末，备用；依次称取300g硅藻土，20g硅烷偶联剂KH550，倒入球磨机中，再加入200mL无水乙醇，按球料比为20∶1加入球磨珠，球磨处理40min，出料，得混合湿料；按重量份数计，依次取80份备用白色粉末，120份上述所得混合湿料，30份无水乙醇，倒入烧杯中，以800r/min转速搅拌混合至乙醇完全蒸发，即得稳定土壤中重金属Ni的固化剂；按重量份数计，依次取120份重金属Ni污染的土壤，100份清水，20份上述所得稳定土壤重金属Ni的固化剂，倒入混料机中，于温度为50℃，转速为1000r/min，恒温搅拌混合45min，出料，将所得土壤混合物以5MPa压力压实，每隔6h喷洒去离子水，保持土壤湿度为40％，养护10天，即可。

Claims (1)

1.一种稳定土壤中重金属Ni的固化剂及其使用方法，其特征在于具体制备步骤为：

(1)称取新鲜柚子皮400～500g，经人工用去离子水反复清洗3～5次后，随后将其均匀平铺与菠萝晒中，于阳光下暴晒3～5天，收集暴晒后的柚子皮，倒入盛有400～500mL质量浓度为8～10％氢氧化钠溶液的高压反应釜中，再通入饱和水蒸气，直至反应釜内压力达3.6～4.6MPa，以400～600r/min转速保压搅拌反应20～40min；

(2)待反应结束，打开反应釜底部出料阀门，使反应釜内物料喷射进入接收容器中，随后将接收容器中物料置于真空干燥箱中，于105～110℃条件下，干燥至恒重，得白色粉末，备用；

(3)依次称取200～300g硅藻土，10～20g硅烷偶联剂KH550，倒入球磨机中，再加入100～200mL无水乙醇，按球料比为20∶1加入球磨珠，球磨处理20～40min，出料，得混合湿料；

(4)按重量份数计，依次取60～80份步骤(2)备用白色粉末，100～120份上述所得混合湿料，20～30份无水乙醇，倒入烧杯中，以600～800r/min转速搅拌混合至乙醇完全蒸发，即得稳定土壤中重金属Ni的固化剂；

(5)按重量份数计，依次取100～120份重金属Ni污染的土壤，80～100份清水，10～20份上述所得稳定土壤重金属Ni的固化剂，倒入混料机中，于温度为40～50℃，转速为800～1000r/min，恒温搅拌混合30～45min，出料，将所得土壤混合物以4～5MPa压力压实，每隔4～6h喷洒去离子水，保持土壤湿度为20～40％，养护7～10天，即可。