CN109294597B - 一种镉污染土壤原位长效修复材料 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种镉污染土壤原位长效修复材料，包括三种修复镉污染的材料；一种由吸附镉的基质构成；一种为将能够吸附镉的基质用短期降解薄膜包覆起来的颗粒物；一种为将能够吸附镉的基质用长期降解薄膜包覆起来的颗粒物。本申请提供的镉污染土壤原位长效修复材料，经应用后未经薄膜包裹的材料立即起效，有效期在3‑6个月；经聚酯薄膜包裹的材料，在土壤中3‑6个月时间开始降解，材料开始起效；经涂层后聚酯薄膜包裹的材料，在土壤中12‑18个月时间开始降解，材料开始起效，总体上实现了污染治理材料的长效。
Description
技术领域
本发明涉及环境治理技术领域，尤其涉及一种镉污染土壤原位长效修复材料。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。世界面临的粮食、资源和环境土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。问题与土壤密切相关。现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够土壤中镉污染进行原位长效修复的材料。
一种镉污染土壤原位长效修复材料，包括三种修复镉污染的材料；一种由吸附镉的基质构成；一种为将能够吸附镉的基质用短期降解薄膜包覆起来的颗粒物；一种为将能够吸附镉的基质用长期降解薄膜包覆起来的颗粒物。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，所述吸附镉的基质由以下质量份的原料构成：
颗粒直径为0.01-0.02mm的膨润土5-10份；
颗粒直径为1-2mm的沸石5-10份；
腐殖酸10-15份
颗粒直径为1-2mm的麦麸10-15份
颗粒直径为0.2-0.5mm的聚丙烯酰胺5-10份
微生物菌渣20-30份；
所述微生物菌渣由地衣牙孢杆菌与光合菌培养液过滤后混合形成。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，所述地衣牙孢杆菌与光合菌的比例为1:2。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，所述吸附镉的基质为将所述原料均匀混合后，经高压挤压造粒后形成的颗粒。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，所述短期降解薄膜由厚度为0.02-0.03mm的聚酯薄膜构成。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，所述长期降解薄膜由表面喷涂有纳米SiO2、纳米TiO2的聚酯薄膜构成；喷涂厚度为30-60纳米；聚酯薄膜的厚度0.02-0.03mm。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，所述纳米SiO2、纳米TiO2的质量比为3:7；所述纳米SiO2的纳米粒径为5-10；所述纳米TiO2的纳米粒径为3-10。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，三种颗粒的颗粒均为3-4mm。
进一步地，如上所述的镉污染土壤原位长效修复材料，三种修复镉污染的材料质量各占1/3。
有益效果：
本申请提供的镉污染土壤原位长效修复材料，经应用后未经薄膜包裹的材料立即起效，有效期在3-6个月；经聚酯薄膜包裹的材料，在土壤中3-6个月时间开始降解，材料开始起效；经涂层后聚酯薄膜包裹的材料，在土壤中12-18个月时间开始降解，材料开始起效，总体上实现了污染治理材料的长效。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
本发明提供的修复材料主要针对镉污染土壤的原位修复。
本发明提供的镉污染土壤原位长效修复材料，由三种不同的修复镉污染的材料构成；一种材料由吸附镉的基质构成；一种材料是将能够吸附镉的基质用短期降解薄膜包覆起来的颗粒物；另一种材料是将能够吸附镉的基质用长期降解薄膜包覆起来的颗粒物；所述短期降解薄膜降解的时间比长期降解薄膜的降解时间短；短期和长期是相对而言的。对于这三种修复镉污染的材料，其吸附镉的基质可以采用相同的基质，也可以采用不同的基质，只要能够实现对镉的有效修复，均在本申请的保护范围内，本实施例选择三种采用相同的基质。下面介绍一下当采用相同基质时，基质的构成以及制备方法：
首先制备基质的原材料材料，组成如下：
5-10份的膨润土(颗粒直径0.01-0.02mm)
5-10份的沸石(颗粒直径1-2mm)
10-15份的腐殖酸
10-15份的麦麸(颗粒直径1-2mm)
5-10份的聚丙烯酰胺(颗粒直径0.2-0.5mm)
20-30份的微生物菌渣(地衣牙孢杆菌与光合菌培养液过滤后混合形成，2种菌渣的比例为1:2)
制备方法：以上材料均匀混合后，经高压挤压造粒后(压缩比20:1)形成直径3-4mm左右的颗粒。
所述膨润土、沸石、麦麸对金属镉具有吸附作用，所述聚丙烯酰胺作为一种粘结剂，能够将镉离子与其他物质反应或者吸附后的物质进行有效粘结，从而降低其在雨水中的含量；所述腐殖酸能够有效修复尾矿中镉污染；所述、微生物菌渣能够降低金属镉的毒性，其原理为：微生物对重金属的生物积累机理主要表现在胞外络合作用、胞外沉淀作用以及胞内积累3种形式，微生物通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子,或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子，或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子。综上所述，本申请采用以原料配比的基质，在各个原料的相互作用以及协同作用下，可以很好地对尾矿镉污染雨水径流进行原位收集与修复。
本申请所述镉污染土壤原位长效修复材料的制备方法如下：
将以上经高压挤压造粒后制备得到的基质颗粒材料，1/3份保持原状留用，剩余2/3份经粉碎形成0.5mm-1mm左右颗粒，然后均匀分成2份，1份用聚酯薄膜(厚度0.02-0.03mm)包裹形成3-4mm粒径大小的颗粒；1份用表面喷涂(喷涂厚度30-60纳米)纳米SiO2(5-10纳米粒径，用量30％)、纳米TiO2(3-10纳米粒径，用量70％)的聚酯薄膜(厚度0.02-0.03mm)包裹形成3-4mm粒径大小的颗粒。
将三份材料混合均匀，得到长效修复材料。
使用时均匀施用在受污染土壤表层混合均匀(用量在100-200g/m2)，混合深度在5cm左右。
经应用后未经薄膜包裹的材料立即起效，有效期在3-6个月；经聚酯薄膜包裹的材料，在土壤中3-6个月时间开始降解，材料开始起效；经涂层后聚酯薄膜包裹的材料，在土壤中12-18个月时间开始降解，材料开始起效。总体上该方法实现了污染治理材料的长效。
实验例：
为对本发明做进一步说明设置下列5组实验见表1，但本发明并不局限于此。实验1按照以下步骤[1]和[5]进行，实验2和实验4分别按照以下步骤[1]、[2]、[4]、[5]进行实验，实验1和实验3分别按照以下步骤[1]、[2]、[3]、[4]、[5]进行实验。
表1实验设计
实验方法步骤：
[1]配制10kg镉含量为5.0mg/kg的污染土壤，置于底部密封，上口直径为30cm，高为50cm的花盆中。
[2]按照上表称取相应质量的材料后混合均匀，经高压挤压造粒后(压缩比20:1)形成直径4mm左右的颗粒。
[3]将以上步骤制备的基质材料1/3份保持原状留用，剩余2/3份经粉碎形成0.5mm-1mm左右颗粒，然后均匀分成2份，1份用聚酯薄膜(厚度0.02-0.03mm)包裹形成3-4mm粒径大小的颗粒；1份用由30％的纳米SiO2(5-10纳米粒径)和70％的纳米TiO2(3-10纳米粒径)混合料喷涂(喷涂厚度40纳米)的聚酯薄膜(厚度0.02-0.03mm)包裹形成3-4mm粒径大小的颗粒，将此三分基料再次混合形成长效修复材料。
[4]将所制得材料分别施于花盆中上部表层约10cm土壤中，并将其与土壤混合均匀。
[5]将花盆置于室内，每3个月取其剖面土壤，混合均匀，分别采用一次提取法测定对应土壤中有效态的镉。
实验结果见下表2
表2实验结果
通过表1、表2可以看出，利用本发明配方构成的镉污染土壤原位修复材料修复有效期限最长，而且最终对镉的去除效率最高，因此在治理土壤镉污染的时候，一年内只需要使用一次本发明配方构成的镉污染土壤原位修复材料即可达到修复效果，在很大程度上节省了人力物力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种镉污染土壤原位长效修复材料，其特征在于，包括三种修复镉污染的材料；一种由吸附镉的基质构成；一种为将能够吸附镉的基质用短期降解薄膜包覆起来的颗粒物；一种为将能够吸附镉的基质用长期降解薄膜包覆起来的颗粒物；
所述吸附镉的基质由以下质量份的原料构成：
颗粒直径为0.01-0.02mm的膨润土5-10份；
颗粒直径为1-2mm的沸石5-10份；
腐殖酸10-15份
颗粒直径为1-2mm的麦麸10-15份
颗粒直径为0.2-0.5mm的聚丙烯酰胺5-10份
微生物菌渣20-30份；
所述微生物菌渣由地衣牙孢杆菌与光合菌培养液过滤后混合形成；
所述地衣牙孢杆菌与光合菌的比例为1:2；
所述短期降解薄膜由厚度为0.02-0.03mm的聚酯薄膜构成；
所述长期降解薄膜由表面喷涂有纳米SiO2、纳米TiO2的聚酯薄膜构成；喷涂厚度为30-60纳米；聚酯薄膜的厚度0.02-0.03mm；
所述纳米SiO2、纳米TiO2的质量比为3:7；所述纳米SiO2的纳米粒径为5-10；所述纳米TiO2的纳米粒径为3-10；
三种颗粒的颗粒均为3-4mm；
三种修复镉污染的材料质量各占1/3。
2.根据权利要求1所述的镉污染土壤原位长效修复材料，其特征在于，所述吸附镉的基质为将所述原料均匀混合后，经高压挤压造粒后形成的颗粒。
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