CN106635039A - 一种镍污染土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍污染土壤修复剂及其制备方法，所述修复剂按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石23‑28份、柯氏裂丝藻5‑8份、裸干沙菜5‑8份、改性蔷薇辉石4‑7份；其中，柯氏裂丝藻与裸干沙菜的用量比为1：1；改性蔷薇辉石的制备，包括超微粉碎、与N‑马来酰化壳聚糖混合、分散、超声波处理、干燥；柯氏裂丝藻、裸干沙菜粉碎，过筛，得粉；海泡石煅烧，加右旋酒石酸水溶液浸泡处理，取出，冷藏，与柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉、改性蔷薇辉石混合，热超声波处理，干燥，得到。本发明采用海泡石、柯氏裂丝藻、裸干沙菜、改性蔷薇辉石四种组分的复配方式，能显著降低土壤中浸出镍的含量，同时，还不会对所修复土壤造成二次污染。

Description

一种镍污染土壤修复剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种镍污染土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然环境要素和农业生产的重要资源，它处于自然环境的中心位置，承载着环境中大约90％的来自各方面的污染物。目前，全世界每年平均排放汞约1.5万吨、锰1500万吨、铜340万吨、铅500万吨、镍100万吨，导致世界各国的农田土壤均存在不同程度的重金属污染。
镍是植物体内脲酶的组成成分，与氮代谢有着密切关联。可促进种子萌发，植物生长发育，增产，并与植物的抗毒性有关，增强植物抗病性。微量的镍对植物有促进作用，过量就会对植物的生长产生抑制作用。植物对镍很敏感，当营养液中镍的浓度超过1mg/L，某些植物就会出现中毒症状，表现为根系生长受阻，植株矮小、叶片卷曲、黄化，严重者出现斑点状坏死，其组织上的表现是组织破裂、细胞硬化、叶绿素分解。
镍是人体所必需的元素。它参与核酸和蛋白质的代谢，成人每日从饮食中摄入0.3-0.5mg的镍，主要来源蔬菜和谷类。由于人对镍需求量很低，一般不会出现缺镍现象。相反若摄入量过多，则会导致癌变或其他疾病。人体若长期曝露在镍污染(冶金、电镀、电焊等)环境中，可导致皮肤过敏，肺纤维化，肾和心血管系统病症和呼吸道癌以及诱发肿瘤恶化等。
目前，土壤中镍的主要人为来源包括农业上施用污泥和含镍的磷肥，工业上冶炼、采矿等活动造成含镍微尘的沉降，金属电镀、油脂加氢、染料、陶瓷、玻璃生产的废弃物中含镍及其氧化物。对于人类来说，食物是镍的主要来源，因此，如何避免过量的镍从农田土壤及灌溉水进入食物链已受到了环境科学工作者的广泛关注。
目前，可供治理土壤重金属镍污染的方法主要有理化修复法和生物修复法。理化修复法有客土(换土)法、沉淀法、淋洗法、电化法、磁化法。这些物理或化学方法各有其优点，但一般都存在处理效率不高、易造成二次污染等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、无二次污染的镍污染土壤修复剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种镍污染土壤修复剂，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石23-28份、柯氏裂丝藻5-8份、裸干沙菜5-8份、改性蔷薇辉石4-7份；其中，柯氏裂丝藻与裸干沙菜的用量比为1：1；
所述的改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至5-10μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的1.8-2.3倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的2-3倍量的体积浓度为92-95％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为200-220W、频率为32-34kHz的超声波处理悬浮浆液40-45min，经减压浓缩除去乙醇、105-110℃温度下干燥2-3h，得到改性蔷薇辉石。
作为本发明进一步的方案：按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石24-26份、柯氏裂丝藻6-7份、裸干沙菜6-7份、改性蔷薇辉石5-6份。
作为本发明进一步的方案：按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石25份、柯氏裂丝藻6.5份、裸干沙菜6.5份、改性蔷薇辉石5份。
所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别将柯氏裂丝藻、裸干沙菜粉碎，过180-200目筛，得柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉，备用；
(2)将海泡石置于480-500℃温度下煅烧80-100min，得到煅烧海泡石；
(3)将煅烧海泡石加入其质量的4-5倍量的质量浓度为40-45％的右旋酒石酸水溶液中浸泡处理2.5-3.0h，取出，置于2-4℃温度下密闭冷藏1h，得冷藏煅烧海泡石；
(4)将冷藏煅烧海泡石与柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉、改性蔷薇辉石混合，加热至85-90℃，以功率为350-360W、频率为25-26kHz的超声波处理35-40min，得半成品；
(5)将半成品置于105-110℃温度下干燥，得到所述的镍污染土壤修复剂。
所述的镍污染土壤修复剂在制备重金属镍污染土壤修复用药剂方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用海泡石、柯氏裂丝藻、裸干沙菜、改性蔷薇辉石四种组分的复配方式，其中，柯氏裂丝藻与裸干沙菜的用量比为1：1，制得一种能显著降低土壤中浸出镍的含量的土壤修复剂，该修复剂所用原料均是天然的、可生物降解的，因此，不存在对所修复土壤造成二次污染的情况，值得大力推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种镍污染土壤修复剂，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石23份、柯氏裂丝藻8份、裸干沙菜8份、改性蔷薇辉石4份；改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至5μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的1.8倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的2倍量的体积浓度为92％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为200W、频率为32kHz的超声波处理悬浮浆液45min，经减压浓缩除去乙醇、105℃温度下干燥3h，得到改性蔷薇辉石。
所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别将柯氏裂丝藻、裸干沙菜粉碎，过180目筛，得柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉，备用；
(2)将海泡石置于480℃温度下煅烧100min，得到煅烧海泡石；
(3)将煅烧海泡石加入其质量的4倍量的质量浓度为45％的右旋酒石酸水溶液中浸泡处理2.5h，取出，置于4℃温度下密闭冷藏1h，得冷藏煅烧海泡石；
(4)将冷藏煅烧海泡石与柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉、改性蔷薇辉石混合，加热至85℃，以功率为360W、频率为25kHz的超声波处理40min，得半成品；
(5)将半成品置于105℃温度下干燥，得到所述的镍污染土壤修复剂。
实施例2
本发明实施例中，一种镍污染土壤修复剂，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石28份、柯氏裂丝藻5份、裸干沙菜5份、改性蔷薇辉石7份；改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至10μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的2.3倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的3倍量的体积浓度为95％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为220W、频率为34kHz的超声波处理悬浮浆液40min，经减压浓缩除去乙醇、110℃温度下干燥2h，得到改性蔷薇辉石。
所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别将柯氏裂丝藻、裸干沙菜粉碎，过200目筛，得柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉，备用；
(2)将海泡石置于500℃温度下煅烧80min，得到煅烧海泡石；
(3)将煅烧海泡石加入其质量的5倍量的质量浓度为40％的右旋酒石酸水溶液中浸泡处理3.0h，取出，置于2℃温度下密闭冷藏1h，得冷藏煅烧海泡石；
(4)将冷藏煅烧海泡石与柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉、改性蔷薇辉石混合，加热至90℃，以功率为350W、频率为26kHz的超声波处理35min，得半成品；
(5)将半成品置于110℃温度下干燥，得到所述的镍污染土壤修复剂。
实施例3
本发明实施例中，一种镍污染土壤修复剂，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石24份、柯氏裂丝藻7份、裸干沙菜7份、改性蔷薇辉石5份；改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至5μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的2.3倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的2倍量的体积浓度为95％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为200W、频率为34kHz的超声波处理悬浮浆液40min，经减压浓缩除去乙醇、110℃温度下干燥2h，得到改性蔷薇辉石。
所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别将柯氏裂丝藻、裸干沙菜粉碎，过200目筛，得柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉，备用；
(2)将海泡石置于490℃温度下煅烧90min，得到煅烧海泡石；
(3)将煅烧海泡石加入其质量的4.5倍量的质量浓度为43％的右旋酒石酸水溶液中浸泡处理2.8h，取出，置于3℃温度下密闭冷藏1h，得冷藏煅烧海泡石；
(4)将冷藏煅烧海泡石与柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉、改性蔷薇辉石混合，加热至88℃，以功率为355W、频率为26kHz的超声波处理38min，得半成品；
(5)将半成品置于108℃温度下干燥，得到所述的镍污染土壤修复剂。
实施例4
本发明实施例中，一种镍污染土壤修复剂，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石26份、柯氏裂丝藻6份、裸干沙菜6份、改性蔷薇辉石6份；改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至10μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的1.8倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的3倍量的体积浓度为92％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为220W、频率为32kHz的超声波处理悬浮浆液45min，经减压浓缩除去乙醇、105℃温度下干燥3h，得到改性蔷薇辉石。
所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，与实施例3相同。
实施例5
本发明实施例中，一种镍污染土壤修复剂，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石25份、柯氏裂丝藻6.5份、裸干沙菜6.5份、改性蔷薇辉石5份；改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至10μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的2.0倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的2.5倍量的体积浓度为94％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为210W、频率为334kHz的超声波处理悬浮浆液44min，经减压浓缩除去乙醇、108℃温度下干燥2.5h，得到改性蔷薇辉石。
所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，与实施例3相同。
对比例1
在实施例5的基础上，以普通蔷薇辉石取代改性蔷薇辉石，其余与实施例5完全相同。
对比例2
在实施例5的基础上，以柯氏裂丝藻取代裸干沙菜，其余与实施例5完全相同。
对比例3
在实施例5的基础上，以裸干沙菜取代柯氏裂丝藻，其余与实施例5完全相同。
对比例4
在实施例5的基础上，以普通蔷薇辉石取代改性蔷薇辉石，以柯氏裂丝藻取代裸干沙菜，其余与实施例5完全相同。
对比例5
在实施例5的基础上，以普通蔷薇辉石取代改性蔷薇辉石，以裸干沙菜取代柯氏裂丝藻，其余与实施例5完全相同。
取受重金属镍污染的土壤样品，利用化学浸提法测定了土壤中浸出镍的含量为896mg/kg。接着按照每1kg土壤样品配18g修复剂的比例，分别将实施例1-5及对比例1-5制得的修复剂加入对应的土壤样品中，充分混合均匀，静置3天，即完成修复，再利用化学浸提法测定修复后土壤中浸出镍的含量，修复后的土壤中浸出镍的含量如表1所示。
表1修复后土壤中浸出镍的含量
由表1可以看出：本发明修复剂能显著降低土壤中的浸出镍的含量；对比实施例5和对比例1-5，可以看出，本发明修复剂中海泡石、柯氏裂丝藻、裸干沙菜、改性蔷薇辉石四种组分的复配方式能够显著降低土壤浸出镍的含量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种镍污染土壤修复剂，其特征在于，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石23-28份、柯氏裂丝藻5-8份、裸干沙菜5-8份、改性蔷薇辉石4-7份；其中，柯氏裂丝藻与裸干沙菜的用量比为1：1；
所述的改性蔷薇辉石的制备步骤为：将蔷薇辉石超微粉碎至5-10μm，得到蔷薇辉石粉；将蔷薇辉石粉与其质量的1.8-2.3倍量的N-马来酰化壳聚糖混合，分散于其质量之和的2-3倍量的体积浓度为92-95％的乙醇溶液，得到悬浮浆液；继续以功率为200-220W、频率为32-34kHz的超声波处理悬浮浆液40-45min，经减压浓缩除去乙醇、105-110℃温度下干燥2-3h，得到改性蔷薇辉石。
2.根据权利要求1所述的镍污染土壤修复剂，其特征在于，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石24-26份、柯氏裂丝藻6-7份、裸干沙菜6-7份、改性蔷薇辉石5-6份。
3.根据权利要求2所述的镍污染土壤修复剂，其特征在于，按照质量份数计，由以下原料组成：海泡石25份、柯氏裂丝藻6.5份、裸干沙菜6.5份、改性蔷薇辉石5份。
4.根据权利要求1-3任一所述的镍污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别将柯氏裂丝藻、裸干沙菜粉碎，过180-200目筛，得柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉，备用；
(2)将海泡石置于480-500℃温度下煅烧80-100min，得到煅烧海泡石；
(3)将煅烧海泡石加入其质量的4-5倍量的质量浓度为40-45％的右旋酒石酸水溶液中浸泡处理2.5-3.0h，取出，置于2-4℃温度下密闭冷藏1h，得冷藏煅烧海泡石；
(4)将冷藏煅烧海泡石与柯氏裂丝藻粉、裸干沙菜粉、改性蔷薇辉石混合，加热至85-90℃，以功率为350-360W、频率为25-26kHz的超声波处理35-40min，得半成品；
(5)将半成品置于105-110℃温度下干燥，得到所述的镍污染土壤修复剂。
5.根据权利要求1-3任一所述的镍污染土壤修复剂在制备重金属镍污染土壤修复用药剂方面的应用。
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