CN109504389A - 一种可处理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可处理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法，属于土壤修复技术领域。该土壤修复剂是一种固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉35‑65份、萤石粉10‑18份、改性壳聚糖6‑13份、腐植酸钾14‑22份、氨三乙酸钠5‑12份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的。将上述原料球磨，然后用乙醇分散，再经过滤、烘干、过筛即可制得粉末状的土壤修复剂。本发明通过加入用十二烷基磺酸钠和醋酸进行有机改性处理的沸石粉，并与萤石粉、氨三乙酸钠等组分的复配作用下对土壤中Cd、Pb、As、Co等重金属的去除效果很明显，可以有效解决土壤的重金属污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种可处理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
土壤的重金属污染是土壤污染中比较严重以及比较普遍的一种现象，由于Cd、Pb、As、Co等重金属不能被土壤中的微生物所分解，会长期积累在土壤中，不利于植物的生长和发育，甚至严重的会通过食物链危害到人体健康。
土壤的重金属污染的原因主要有自然因素和人为因素。其中，随着农业的现代化以及工业的发展，人为排出大量的重金属污染物对土壤造成的污染是越来越严重。而目前针对土壤重金属污染的处理方法主要微生物修复法、化学还原法、物理洗土法、电动力学修复法等，但是这些方法的处理成本高，且对于重金属的去除效果不是很明显，甚至有的还会破坏土壤中的有机质。故对于重金属污染的土壤修复还需要作更进一步的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可处理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉35-65份、萤石粉10-18份、改性壳聚糖6-13份、腐植酸钾14-22份、氨三乙酸钠5-12份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的。
作为本发明进一步的方案，一种可处理重金属污染的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉45-55份、萤石粉13-16份、改性壳聚糖8-10份、腐植酸钾17-20份、氨三乙酸钠7-9份。
作为本发明再进一步的方案，一种可处理重金属污染的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉50份、萤石粉15份、改性壳聚糖9份、腐植酸钾18份、氨三乙酸钠8份。
作为本发明再进一步的方案，所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
上述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌3-6h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至35-55℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(1)中的十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:(10-20):(40-60)。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(3)中的原料粉末与无水乙醇的质量比为1:(5-9)。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(1)中的烘干步骤的温度控制在118-125℃，所述步骤(4)中的烘干步骤的温度控制在80-90℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的配方和制备工艺简单，材料来源广，成本低，通过加入用十二烷基磺酸钠和醋酸进行有机改性处理的沸石粉，并与萤石粉、氨三乙酸钠等组分的复配作用下可以高效处理土壤的重金属污染，尤其是对土壤中Cd、Pb、As、Co等重金属的去除，具有很明显的效果。同时，本发明的土壤修复剂不仅不会破坏土壤的有机质，反而还能提升土壤有机质含量。
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详细地说明。
实施例1
一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉65份、萤石粉10份、改性壳聚糖6份、腐植酸钾14份、氨三乙酸钠5份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的；所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
上述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌3h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；其中十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:10:40，烘干步骤的温度控制在118℃；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至35℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；其中，原料粉末与无水乙醇的质量比为1:5；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂；其中，烘干步骤的温度控制在80℃。
实施例2
一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉35份、萤石粉18份、改性壳聚糖13份、腐植酸钾22份、氨三乙酸钠12份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的；所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
上述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌6h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；其中十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:20:-60，烘干步骤的温度控制在125℃；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至55℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；其中，原料粉末与无水乙醇的质量比为1:9；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂；其中，烘干步骤的温度控制在90℃。
实施例3
一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉55份、萤石粉13份、改性壳聚糖8份、腐植酸钾17份、氨三乙酸钠7份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的；所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
上述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌5h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；其中十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:15:50，烘干步骤的温度控制在120℃；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至45℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；其中，原料粉末与无水乙醇的质量比为1:6；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂；其中，烘干步骤的温度控制在85℃。
实施例4
一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉45份、萤石粉16份、改性壳聚糖10份、腐植酸钾20份、氨三乙酸钠9份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的；所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
上述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌5h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；其中十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:15:50，烘干步骤的温度控制在120℃；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至45℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；其中，原料粉末与无水乙醇的质量比为1:6；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂；其中，烘干步骤的温度控制在85℃。
实施例5
一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉50份、萤石粉15份、改性壳聚糖9份、腐植酸钾18份、氨三乙酸钠8份；其中，所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的；所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
上述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌5h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；其中十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:15:50，烘干步骤的温度控制在120℃；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至45℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；其中，原料粉末与无水乙醇的质量比为1:6；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂；其中，烘干步骤的温度控制在85℃。
对比例1
将改性沸石粉替换成未经改性的沸石粉，其他组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
对比例2
将改性沸石粉替换成现有技术中用无机酸改性的沸石粉，其他组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
对比例3
除不含萤石粉组分，其余组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
对比例4
除不含氨三乙酸钠组分，其余组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
将上述实施例1-5和对比例1-4制得的土壤修复剂与现有产品(现有技术中以生物质炭为主要成分的土壤修复剂产品)对受Cd、Pb、As、Co等重金属污染的土壤采用同样的处理方法进行处理。其处理的具体方法为：先取500公斤受Cd、Pb、As、Co等重金属污染的土壤混合均匀，采样检测Cd、Pb、As、Co以及有机质的含量，然后将土壤平均分成10份，每份约50公斤，接着分别往这10份土壤中添加1公斤的上述修复剂，最后将添加有修复剂的土壤进行搅拌，并补充适量的水进行养护3天后，进行采样检测Cd、Pb、As、Co以及有机质的含量。
其中，处理前后的土壤中的Cd、Pb、As、Co以及有机质的含量的检测结果如下表1：
表1
由上表1的检测结果可以看出，按照本发明提供的实施例1-5方案制得的土壤修复剂对去除土壤中的Cd、Pb、As、Co等重金属具有显著的效果，以及不仅不会影响土壤的有机质含量，反而还会提升土壤的有机质含量，且相比于现有技术中以生物质炭为主要成分的土壤修复剂产品，本发明的修复剂对于Cd、Pb、As、Co的去除率要更高。
从对比例1-2和实施例5的检测结果可以看出，本发明通过加入十二烷基磺酸钠和醋酸有机改性处理的沸石粉，可以显著提升对Cd、Pb、As、Co等重金属的去除率，其效果要比未经改性的沸石粉以及现有技术中用无机酸改性的沸石粉更好。
另外，从对比例3-4和实施例5的测试结果可以看出，本发明通过加入萤石粉、氨三乙酸钠组分，并与改性沸石粉等组分的复配作用下，可以制得对Cd、Pb、As、Co等重金属具有高去除率以及可以提升土壤有机质含量的土壤修复剂。
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 (8)
1.一种可处理重金属污染的土壤修复剂，为固体粉末状的土壤修复剂，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉35-65份、萤石粉10-18份、改性壳聚糖6-13份、腐植酸钾14-22份、氨三乙酸钠5-12份；所述的改性沸石粉是由十二烷基磺酸钠和醋酸对沸石粉进行有机改性而制得的。
2.根据权利要求1所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉45-55份、萤石粉13-16份、改性壳聚糖8-10份、腐植酸钾17-20份、氨三乙酸钠7-9份。
3.根据权利要求1所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：改性沸石粉50份、萤石粉15份、改性壳聚糖9份、腐植酸钾18份、氨三乙酸钠8份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂，其特征在于，所述的改性壳聚糖为季铵化改性壳聚糖。
5.一种如权利要求1-3任一项所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)改性沸石粉的制备：先将沸石原矿研磨成粉，得到沸石粉，然后将沸石粉与十二烷基磺酸钠和醋酸混合在一起，并用超声波进行搅拌3-6h，得到沸石粉分散液；再接着将沸石粉分散液过滤、烘干、过筛即可得到改性沸石粉；
(2)按上述各组分的重量份进行配料，充分混合后再放进球磨机中进行球磨，得到原料粉末；
(3)将上述原料粉末添加至装有无水乙醇的容器中，加热升温至35-55℃，并进行搅拌分散，得到原料分散液；
(4)将上述得到的原料分散液过滤、烘干、过筛即可得到所述的固体粉末状的土壤修复剂。
6.根据权利要求5所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的十二烷基磺酸钠、沸石粉和醋酸的添加质量比为1:(10-20):(40-60)。
7.根据权利要求5所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的原料粉末与无水乙醇的质量比为1:(5-9)。
8.根据权利要求5所述的一种可处理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的烘干步骤的温度控制在118-125℃，所述步骤(4)中的烘干步骤的温度控制在80-90℃。
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