CN108356071A - 一种铜污染土壤修复材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污染土壤修复技术领域，具体涉及一种铜污染土壤修复材料及其制备方法与应用。本发明以矿物材料和复配材料为配方，制备出一种铜污染土壤的修复材料，该修复材料比表面积大、对铜污染土壤修复效率高，可固化污染土壤中的铜元素，并且改善污染土壤的酸性环境。不产生二次污染，并且价格低廉、修复方法简单、修复时间短，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复技术领域，具体涉及一种铜污染土壤修复材料及其制备方法与应用。
背景技术
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，由于重金属具有富集性、高毒性及难降解性，土壤中的重金属可以通过雨水冲刷进入江河湖泊和地下水，容易造成水体的污染，对生态环境及人类健康造成了极大的威胁，因此土壤中重金属的修复迫在眉睫。
目前有关重金属镍污染土壤的修复技术有物理修复法，生物修复法和化学修复法等。物理修复法包括客土法，热处理，玻璃化技术，电动修复法；生物修复法包括植物修复法，微生物修复法，动物修复法；化学修复法包括淋洗法和化学固化法。其中化学固化法因其成本低廉、易于实施，近年来发展较快，是目前重金属污染土壤，特别是对于中轻度污染土壤修复的一条重要途径。铜污染土壤的化学固化技术是通过加入修复剂与铜发生反应，使高毒性、高活性的铜最终以低毒性、低流动性的形态固定于土壤中。近年来，粘土矿物因其具有来源广泛、储量丰富、结构稳定、价格低廉、表明吸附能力强和离子交换能力强等优点，不少学者用粘土矿物来固定土壤中的重金属，但多为研究其中的一种或几种修复材料，修复的稳定性能有待提高，而且材料的价格比较高，不利于修复材料的推广使用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铜污染土壤修复材料及其制备方法与应用。本发明以矿物材料和复配材料为配方，制备出一种铜污染土壤的修复材料，该修复材料比表面积大、对铜污染土壤修复效率高，可固化污染土壤中的铜元素，并且改善污染土壤的酸性环境。不产生二次污染，并且价格低廉、修复方法简单、修复时间短，易于推广使用。
本发明的技术方案为：
一种铜污染土壤修复材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将矿物材料海泡石和人造沸石分别研磨后过筛；
(2)将研磨后的矿物材料海泡石和人造沸石与复配材料无水磷酸氢二钠、生石灰和铁粉混合均匀；
(3)将混合后的材料研磨后过筛，制备得到铜污染土壤修复材料。
优选地，所述矿物材料的原料纯度为工业级纯。
优选地，步骤(1)中研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料。
优选地，步骤(2)中矿物材料海泡石与人造沸石的质量比为(1～1.5):(0.75～1)。
优选地，步骤(2)中复配材料无水磷酸氢二钠、生石灰和铁粉的质量比为(0.1～0.5):(1.2～1.8):(0.1～0.5)。
优选地，步骤(2)中矿物材料与复配材料的质量比为(1～1.5):(0.75～1)。
优选地，步骤(3)中制备得到的铜污染土壤修复材料粒径为0.05～0.1um。
上述方法制备得到的铜污染土壤的修复材料。
上述铜污染土壤修复材料的应用，具体方法为：将铜污染土壤修复材料投加到土壤中，混合均匀。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明方法制备的修复材料粒径较小，比表面积大，对铜污染土壤修复效率高；
(2)本发明铜污染土壤修复材料无有毒物质析出，不产生二次污染；
(3)本发明选用的矿物材料均为工业级纯，价格低廉，方便推广应用；
(4)本发明修复时间短，修复方法简单，操作方便，只需要向污染土壤中直接投加修复材料，定期翻耕土壤即可，无需其他复杂的装置和工艺，方便推广使用。
附图说明
附图1为不同修复材料对污染土壤中铜固化率对比图；
附图2为不同修复材料对污染土壤中pH值改善的对比图；
附图3为不同矿物材料对铜的吸附率的对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
以下供试铜污染土壤的制备步骤为：
从广州某高校内某场地取土壤，移去表层10cm的表层土壤，取10-20cm处的土壤，往土壤中添加硝酸铜，搅拌均匀，静置熟化至自然风干。放置一个月后作为模拟污染土壤进行实验。土壤含水率为12.33％,pH值为4.46，总铜含量为1195.9mg/kg，按《HJ/T 299-2007固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》得到的浸出液中铜浓度为44.485mg/L。
实施例1
一种铜污染土壤修复材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将工业级纯的矿物材料海泡石和人造沸石分别研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料；
(2)将研磨后的矿物材料海泡石15g和人造沸石10g与复配材料无水磷酸氢二钠5g、生石灰15g和铁粉5g混合均匀；
(3)将混合后的材料研磨后过筛，制备得到粒径为0.1um的铜污染土壤的修复材料。
将上述铜污染土壤修复材料投加到土壤中，混合均匀。
对比例1
一种铜污染土壤修复材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将工业级纯的矿物材料海泡石和人造沸石分别研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料；
(2)将研磨后的矿物材料海泡石15g、人造沸石10g和无水磷酸氢二钠5g混合均匀；
(3)将混合后的材料研磨后过筛，制备得到粒径为0.1um的铜污染土壤的修复材料。
对比例2
一种铜污染土壤修复材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将工业级纯的矿物材料海泡石和人造沸石分别研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料；
(2)将研磨后的矿物材料海泡石15g、人造沸石10g和生石灰15g混合均匀；
(3)将混合后的材料研磨后过筛，制备得到粒径为0.1um的铜污染土壤的修复材料。
对比例3
一种铜污染土壤修复材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将工业级纯的矿物材料海泡石和人造沸石分别研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料；
(2)将研磨后的矿物材料海泡石15g、人造沸石10g和铁粉5g混合均匀；
(3)将混合后的材料研磨后过筛，制备得到粒径为0.1um的铜污染土壤的修复材料。
对比例4
一种铜污染土壤修复材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取20g羟基磷灰石研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料；
(2)将研磨后的羟基磷灰石再一次研磨，制备得到粒径为0.1um的铜污染土壤的修复材料。
一、铜污染土壤修复效果测试
(1)按干土重比2％称取对比例1的铜污染土壤修复材料0.40g、对比例2的铜污染土壤修复材料0.40g、对比例3的铜污染土壤修复材料0.40g、对比例4的铜污染修复材料0.40g、实施例1的铜污染土壤修复材料0.40g分别加入100ml离心管中，分别往100ml离心管中加入过24目筛的供试铜污染土壤20.0g，将100ml离心管放入翻转式震荡机，翻转速度为30±2r/min，常温，记录时间，1天后取出第一批进行检测，3天后取出第二批进行检测，5天后取出第三批进行检测。
(2)将修复后的土壤按《HJ/T 299-2007固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》进行浸出，浸出液的铜浓度用火焰原子吸收光谱法检测，计算固化率。
(3)将修复后的土壤按《NY/T 1377-2007土壤pH的测定》检测pH值。
经过上述测试得到的不同铜污染土壤修复材料的修复效果如附图1所示，由附图1可知，相对于矿物材料结合单独的无水磷酸氢二钠、生石灰或者铁粉，或者单独使用羟基磷灰石，本发明制备得到的铜污染土壤修复材料具有最高的铜固化率；不同铜污染土壤修复材料处理后，土壤的pH变化情况如附图2所示，由附图2可知，本发明制备得到的铜污染土壤修复材料能够使污染的酸性土壤恢复到接近中性。由此可知，本发明制备得到的铜污染土壤修复材料的修复效率较高。二、不同矿物材料吸附性能比较
(1)配制硝酸铜溶液，用火焰原子吸收光谱法检测硝酸铜溶液的铜浓度，经检测铜浓度为57.18mg/L。
(2)分别称取0.10g、0.25g、0.50g、0.75g、1.00g矿物材料硅藻土、矿物材料膨润土、矿物材料海泡石、矿物材料人造沸石、矿物材料凹凸棒、矿物材料羟基磷灰石，分别加入100ml离心管中，分别往100ml离心管中加入50ml硝酸铜溶液，将100ml离心管放入翻转式震荡机，翻转速度为30±2r/min，常温，记录时间，6小时后停止震荡。
(3)将待测液离心，取上清液，过0.22微米微孔滤膜，冷藏保存，最后用火焰原子吸收光谱法检测，计算吸附率。
经过上述测试得到的不同矿物材料的铜吸附率如附图3所示，由附图3可知，人造沸石和海泡石具备较高的吸附率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将矿物材料海泡石和人造沸石分别研磨后过筛；
(2)将研磨后的矿物材料海泡石和人造沸石与复配材料无水磷酸氢二钠、生石灰和铁粉混合均匀；
(3)将混合后的材料研磨后过筛，制备得到铜污染土壤修复材料。
2.根据权利要求1所述的一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，所述矿物材料的原料纯度为工业级纯。
3.根据权利要求1所述的一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中研磨后过320目筛，得到粒径为45um的粉状材料。
4.根据权利要求1所述的一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中矿物材料海泡石与人造沸石的质量比为(1～1.5):(0.75～1)。
5.根据权利要求1所述的一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中复配材料无水磷酸氢二钠、生石灰和铁粉的质量比为(0.1～0.5):(1.2～1.8):(0.1～0.5)。
6.根据权利要求1所述的一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中矿物材料与复配材料的质量比为(1～1.5):(0.75～1)。
7.根据权利要求1所述的一种铜污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中制备得到的铜污染土壤修复材料粒径为0.05～0.1um。
8.权利要求1至7所述的任一种制备方法制备得到的铜污染土壤修复材料。
9.权利要求8所述的铜污染土壤修复材料的应用，具体方法为：将铜污染土壤修复材料投加到土壤中，混合均匀。
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