CN106748479A - 一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂 - Google Patents

一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂 Download PDF

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Abstract

本专利公开了一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组份混合制成：淀粉黄原酸酯5‑8％、可溶性肥料10‑20％、可溶性磷酸盐10‑18％、去离子水55‑75％。本发明提供了一种经济、高效、绿色的土壤重金属修复钝化剂，不仅高效快速的稳定土壤中的有害重金属，并为土壤保肥提供条件，能够使得受污染土地快速回用，尤其适用于贫瘠土壤重金属污染的修复。

Description

一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂
技术领域
本发明属于重金属污染化学修复领域，涉及一种钝化剂，尤其涉及一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂。
背景技术
随着城市化进程的加快和产业结构的调整，我国因工业企业搬迁而废弃遗留下来的“棕地”超过50多万块，成为许多大中城市土地资源安全再利用的限制因素。由于长期以来工业废水的排放及金属冶炼，重金属污染的场地日益增多。重金属污染带来的严重后果使得重金属污染场地的治理成为亟待解决的任务。目前，我国重金属污染的耕地面积约为1.5亿亩；全国每年被重金属污染的粮食多达1200万t，每年因重金属污染而造成的粮食减产1000多万t，经济损失合计超过300亿元。因此，近年来重金属污染农用土壤的修复和治理成为研究热点。
发明内容
本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，以克服现有技术的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组份混合制成：淀粉黄原酸酯5-8％、可溶性肥料10-20％、可溶性磷酸盐10-18％、去离子水55-75％。
其中，可溶性肥料是指可以溶于水的肥料，可以为无机肥料，例如钾肥、镁肥、钙肥等，也可以为有机肥料，或者两者混合的复合肥料。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：其中，可溶性肥料为钾肥。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：其中，钾肥为硫酸钾、氯化钾和碳酸钾中的一种或两种以上混合。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：可溶性磷酸盐为磷酸二铵和/或磷酸二氢铵。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：步骤一、将淀粉和氯化钠溶液混合均匀，加热至40-55℃，反应8-9h；步骤二、与氢氧化钠溶液和交联剂反应，加热45-50℃，反应8-9h；步骤三、与氢氧化钠溶液和二硫化碳反应，搅拌2-3h；步骤四、后处理得到淀粉黄原酸酯。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，淀粉为粗淀粉，氯化钠溶液为质量百分比为1-3％的氯化钠溶液，粗淀粉和1-3％的氯化钠溶液的比例为10-20g:20-25mL；步骤二中，先加入去离子水稀释，再加入氢氧化钠溶液和交联剂，氢氧化钠溶液为质量百分比为15-18％的氢氧化钠溶液，步骤一中1-3％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、15-18％的氢氧化钠溶液、交联剂的比例为20-25mL:20-25mL:4.5-5mL:0.3-0.5mL；步骤三中，先加入去离子水稀释，再加入氢氧化钠溶液和二硫化碳，氢氧化钠溶液为质量百分比为25-30％的氢氧化钠溶液，步骤一中1-3％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、25-30％的氢氧化钠溶液、二硫化碳的比例为20-25mL:2-3mL:5-7mL。
其中，粗淀粉是指，在淀粉测定过程中，一些纤维素在酸或酶的作用下也分解为糖类参与计算，测定得到的淀粉。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：其中，交联剂为环氧氯丙烷，环氧氯丙烷滴加加入混合溶液体系中。
进一步，本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，后处理具体为：抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固体依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤。
本专利的有益效果在于：本发明提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由淀粉黄原酸酯、可溶性肥料、可溶性磷酸盐和去离子水混合制成，其中，淀粉黄原酸酯中的淀粉黄盐酸基团可与土壤中的重金属离子生成稳定的络合物沉淀，即利用淀粉黄原酸酯的化学吸附来稳定土壤中的重金属；可溶性肥料可以改善土壤性质，优选用钾肥，可以调节土壤肥料，为后续的土地重新农用提供条件；可溶性磷酸盐既可以与土壤中的重金属形成稳定的磷酸盐沉淀，同时又为土壤提供了氮、磷元素，具有土壤保肥的作用。
本发明提供了一种经济、高效、绿色的土壤重金属修复钝化剂，不仅高效快速的稳定土壤中的有害重金属，并为土壤保肥提供条件，能够使得受污染土地快速回用，尤其适用于贫瘠土壤重金属污染的修复。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组分混合制成：8％淀粉黄原酸酯、16％硫酸钾、16％磷酸二铵和60％去离子水。
本实施例中，硫酸钾也可以为氯化钾、碳酸钾等钾肥。
本实施例中，磷酸二铵也可以为磷酸二氢铵等可溶性磷酸盐。
其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将粗淀粉与质量百分比为1％的氯化钠溶液混合均匀，加热至40℃，反应8h。粗淀粉与1％的氯化钠溶液的比例为15g:22.5mL。
步骤二、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为15％的氢氧化钠溶液，并滴加环氧氯丙烷，加热至45℃，反应8h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、15％的氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的比例为22.5mL:20mL:4.5mL:0.4mL。
本实施例中，环氧氯丙烷也可以为三偏磷酸钠等其他交联剂。
步骤三、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳，搅拌2h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳的比例为22.5mL:20mL:2.5mL:6mL。
步骤四、抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固定依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤，获得淡黄色固体，即为淀粉黄原酸酯。
实施例二
本实施例提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组分混合制成：6％淀粉黄原酸酯、20％氯化钾、14％磷酸二氢铵和60％去离子水。
本实施例中，氯化钾也可以为硫酸钾、碳酸钾等钾肥。
本实施例中，磷酸二氢铵也可以为磷酸二铵等可溶性磷酸盐。
其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将粗淀粉与质量百分比为1％的氯化钠溶液混合均匀，加热至45℃，反应8h。粗淀粉与1％的氯化钠溶液的比例为15g:22.5mL。
步骤二、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为15％的氢氧化钠溶液，并滴加环氧氯丙烷，加热至45℃，反应8h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、15％的氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的比例为22.5mL:20mL:4.5mL:0.4mL。
本实施例中，环氧氯丙烷也可以为三偏磷酸钠等其他交联剂。
步骤三、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳，搅拌2.5h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳的比例为22.5mL:20mL:2.5mL:6mL。
步骤四、抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固定依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤，获得淡黄色固体，即为淀粉黄原酸酯。
实施例三
本实施例提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组分混合制成：8％淀粉黄原酸酯、20％碳酸钾、12％磷酸二铵和60％去离子水。
本实施例中，碳酸钾也可以为硫酸钾、氯化钾等钾肥。
本实施例中，磷酸二铵也可以为磷酸二氢铵等可溶性磷酸盐。
其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将粗淀粉与质量百分比为1％的氯化钠溶液混合均匀，加热至50℃，反应8h。粗淀粉与1％的氯化钠溶液的比例为15g:22.5mL。
步骤二、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为15％的氢氧化钠溶液，并滴加环氧氯丙烷，加热至45℃，反应8h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、15％的氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的比例为22.5mL:20mL:4.5mL:0.4mL。
本实施例中，环氧氯丙烷也可以为三偏磷酸钠等其他交联剂。
步骤三、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳，搅拌3h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳的比例为22.5mL:20mL:2.5mL:6mL。
步骤四、抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固定依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤，获得淡黄色固体，即为淀粉黄原酸酯。
实施例四
本实施例提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组分混合制成：7％淀粉黄原酸酯、15％硫酸钾、18％磷酸二氢铵和60％去离子水。
本实施例中，硫酸钾也可以为碳酸钾、氯化钾等钾肥。
本实施例中，磷酸二氢铵也可以为磷酸二铵等可溶性磷酸盐。
其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将粗淀粉与质量百分比为1％的氯化钠溶液混合均匀，加热至55℃，反应8h。粗淀粉与1％的氯化钠溶液的比例为15g:22.5mL。
步骤二、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为15％的氢氧化钠溶液，并滴加环氧氯丙烷，加热至45℃，反应8h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、15％的氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的比例为22.5mL:20mL:4.5mL:0.4mL。
本实施例中，环氧氯丙烷也可以为三偏磷酸钠等其他交联剂。
步骤三、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳，搅拌2h。步骤一中1％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、27％的氢氧化钠溶液和二硫化碳的比例为22.5mL:20mL:2.5mL:6mL。
步骤四、抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固定依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤，获得淡黄色固体，即为淀粉黄原酸酯。
实施例五
本实施例提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组分混合制成：5％淀粉黄原酸酯、10％硝酸钙、5％磷酸二铵、5％磷酸二氢铵和75％去离子水。
本实施例中，硝酸钙也可以为硫酸镁等可溶性肥料。
其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将粗淀粉与质量百分比为2％的氯化钠溶液混合均匀，加热至40℃，反应9h。粗淀粉与2％的氯化钠溶液的比例为10g:20mL。
步骤二、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为17％的氢氧化钠溶液，并滴加环氧氯丙烷，加热至50℃，反应9h。步骤一中2％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、17％的氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的比例为20mL:22mL:5mL:0.3mL。
本实施例中，环氧氯丙烷也可以为三偏磷酸钠等其他交联剂。
步骤三、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为25％的氢氧化钠溶液和二硫化碳，搅拌2h。步骤一中2％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、25％的氢氧化钠溶液和二硫化碳的比例为20mL:22mL:3mL:5mL。
步骤四、抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固定依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤，获得淡黄色固体，即为淀粉黄原酸酯。
实施例六
本实施例提供一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，由以下重量百分比的组分混合制成：8％淀粉黄原酸酯、19％硫酸镁、18％磷酸二氢铵和55％去离子水。
本实施例中，硫酸镁也可以为硝酸钙等可溶性肥料。
本实施例中，磷酸二氢铵也可以为磷酸二铵等可溶性磷酸盐。
其中，淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将粗淀粉与质量百分比为3％的氯化钠溶液混合均匀，加热至55℃，反应8.5h。粗淀粉与3％的氯化钠溶液的比例为20g:25mL。
步骤二、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为18％的氢氧化钠溶液，并滴加环氧氯丙烷，加热至50℃，反应8.5h。步骤一中3％的氯化钠溶液与步骤二中去离子水、18％的氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷的比例为25mL:25mL:4.7mL:0.5mL。
本实施例中，环氧氯丙烷也可以为三偏磷酸钠等其他交联剂。
步骤三、加入去离子水稀释，再加入质量百分比为30％的氢氧化钠溶液和二硫化碳，搅拌2h。步骤一中3％的氯化钠溶液与步骤三中去离子水、30％的氢氧化钠溶液和二硫化碳的比例为25mL:25mL:2mL:7mL。
步骤四、抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固定依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤，获得淡黄色固体，即为淀粉黄原酸酯。

Claims (8)

1.一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
由以下重量百分比的组份混合制成：
2.根据权利要求1所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
其中，所述可溶性肥料为钾肥。
3.根据权利要求2所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
其中，所述钾肥为硫酸钾、氯化钾和碳酸钾中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
所述可溶性磷酸盐为磷酸二铵和/或磷酸二氢铵。
5.根据权利要求1所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
其中，所述淀粉黄原酸酯的制备过程为：
步骤一、将淀粉和氯化钠溶液混合均匀，加热至40-55℃，反应8-9h；
步骤二、与氢氧化钠溶液和交联剂反应，加热45-50℃，反应8-9h；
步骤三、与氢氧化钠溶液和二硫化碳反应，搅拌2-3h；
步骤四、后处理得到所述淀粉黄原酸酯。
6.根据权利要求5所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
其中，步骤一中，所述淀粉为粗淀粉，所述氯化钠溶液为质量百分比为1-3％的氯化钠溶液，所述粗淀粉和所述1-3％的氯化钠溶液的比例为10-20g:20-25mL；
步骤二中，先加入去离子水稀释，再加入所述氢氧化钠溶液和所述交联剂，所述氢氧化钠溶液为质量百分比为15-18％的氢氧化钠溶液，步骤一中所述1-3％的氯化钠溶液与步骤二中所述去离子水、所述15-18％的氢氧化钠溶液、所述交联剂的比例为20-25mL:20-25mL:4.5-5mL:0.3-0.5mL；
步骤三中，先加入去离子水稀释，再加入所述氢氧化钠溶液和所述二硫化碳，所述氢氧化钠溶液为质量百分比为25-30％的氢氧化钠溶液，步骤一中所述1-3％的氯化钠溶液与步骤三中所述去离子水、所述25-30％的氢氧化钠溶液、所述二硫化碳的比例为20-25mL:2-3mL:5-7mL。
7.根据权利要求5所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
其中，所述交联剂为环氧氯丙烷，所述环氧氯丙烷滴加加入混合溶液体系中。
8.根据权利要求5所述的用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂，其特征在于：
其中，步骤四中，后处理具体为：抽滤步骤三获得的混合溶液，得到的固体依次用去离子水、丙酮和乙醚洗涤。
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