CN110170516A - 重金属污染土壤修复剂 - Google Patents

Abstract

本发明提高一种重金属污染土壤修复剂，其原料包含：海泡泥80份，凹凸棒土30份,活性污泥30份，细菌纤维素15份，聚乙烯醇纤维15份，中链甘油三酯7.5份，干酪素7.5份、寡聚乳酸7.5份。本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，通过多种组分配合使用，使最终产品能够高效的去除重金属，且不会对人体产生危害，同时制备方法简单易行，成本低，适合大规模生产。

Description

重金属污染土壤修复剂

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别是涉及一种重金属污染土壤修复剂。

背景技术

根据环保部和国土资源部联合公布的《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤重金属超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。从污染分布状况来看，南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。目前我国耕地质量等级劣质率为27.9％。与空气和水污染的治理不同，土壤修复工作耗资大、耗时长、处理过程复杂，很容易产生二次污染。再加上我国土壤污染防治面临的形势很复杂：部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染物并存的局面，因而土壤修复工作就显得更为重要和复杂。

重金属污染土壤的修复技术可归纳为两类：一类是利用工程措施和植物提取手段从土壤中去除重金属污染物，但工程措施（如客土，换土等）不适于面积大、污染强度小的耕地污染，而植物修复效率较低，周期长，特别是我国人多耕地少，不可能对现有的耕地实行完全不生产粮食，而利用植物修复技术来进行长时间的治理；二类是原位钝化修复技术，主要是通过添加钝化剂来改变土壤中重金属的形态，减少重金属的移动性和生物可利用性，从而减少植物对重金属的吸收。针对我国农田受重金属污染基本情况是污染面积大但污染程度不高的现状，如一般全Cd 含量≦5.0 mg k-1，全Pb含量≦1000 mg kg-1，因此应用原位钝化修复技术具有较大的优势。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性，污染物在土壤中的滞留时间长，植物或微生物不能降解，重金属污染不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且可能通过直接接触、食物链危及人类的生命和健康。译

目前，世界各国都在对土壤重金属污染修复技术进行广泛研究，其主要途径有3种：①改变重金属状态，降低其活性，使其钝化，脱离食物链，减小其毒性；②利用超积累植物吸收土壤中的重金属；③用工程技术将重金属变为可溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属，从而达到回收重金属和减少土壤中重金属含量的目的。针对这三种途径，其具体的方法一般可分以下几种措施：工程修复措施、化学修复措施、农业措施和生物修复措施等。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂，通过多种组分配合使用，使最终产品能够高效的去除重金属，且不会对人体产生危害，同时制备方法简单易行，成本低，适合大规模生产。

本发明目的是通过如下技术方案实现的:

一种重金属污染土壤修复剂，按质量份计，其原料包含：海泡泥50-100份，凹凸棒土20-40份,活性污泥20-50份，细菌纤维素10-20份，聚乙烯醇纤维10-20份，中链甘油三酯5-10份，干酪素5-10份、寡聚乳酸5-10份；所述细菌纤维素通过木醋杆菌在发酵母液中发酵制备得到；所述细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，干酪素的质量比为1-3:1-3:0.5-1.5; 所述活性污泥的菌泥有机含量VSS/TSS大于0.8。

进一步地，所述细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，干酪素的质量比为2:2:1。

进一步地，所述金属污染土壤修复剂，按质量份计，其原料包含：海泡泥80份，凹凸棒土30份,活性污泥30份，细菌纤维素15份，聚乙烯醇纤维15份，中链甘油三酯7.5份，干酪素7.5份、寡聚乳酸7.5份。

进一步地，所述细菌纤维素通过在发酵母液，接入木醋杆菌，通气培养1-3天，静态培养1-3天，过滤洗涤制备得到。

进一步地，所述细菌纤维素的纤维束平均直径为40-60nm，单根纤维的平均直径为4-10nm。

进一步地，发酵母液为10质量份的淀粉、加入0.5质量份的硫酸铵，加入200质量份的水后加热溶解，调节pH值至5-6，接种酵母菌，酵母菌接种量为0.3-0.5％，进行发酵，发酵温度保持28-32℃，培养36-72小时后灭菌所得。

进一步地，所述木醋杆菌的接种量为10-20%。

进一步地，所述活性污泥的有效污泥颗粒度为60%-70%。

一种上述的重金属土壤修复剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

（1）将细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，中链甘油三酯，干酪素，寡聚乳酸，加入到10倍质量的水中，超声分散配置成悬浊液并加热至60-80℃，不断搅拌2小时；

（2）降温后，加入活性污泥，并搅拌均匀后，加入海泡泥，凹凸棒土混合均匀；

（3）施用时，将被污染土壤每立方加入1-10Kg的修复剂，混合均匀后，每天撒入适量的水即可。

进一步地，施用时还可以将所述重金属土壤修复剂与其他肥料配合使用。

海泡泥的主要原料是海泡泥粉，它是纯天然、无毒、无味、无石棉、无放射性元素的一种水合镁硅酸盐粘土矿物，具有非金属矿物中最大的比表面积（最高可达900m²/g）和独特的内容孔道结构，是公认的吸附能力最强的粘土矿物。凹凸棒土为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒土具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。其具有阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性，大的比表面积（9.6～36m²/g）以及胶质价和膨胀容。通过添加海泡泥和凹凸棒土作为粘土基质，两种物质均无毒无害，并具有较大的比表面积，和阳离子交换性能，能够有效的置换土壤中重金属离子，并为活性污泥中微生物提供良好的繁殖载体。优选海泡泥含量为50-100份，更优选为70-90份，凹凸棒土含量优选为20-40份，更优选为25-35份。

活性污泥富含丰富的微生物，能够有效的改善土壤中的微生态平衡，并且利用微生物大量繁殖带来的菌胶团和蛋白质等，实现对重金属的吸附，利用微生物的自身繁殖吞噬，实现对重金属的富集。为了让微生物能够更好的在土壤中繁殖，活性污泥的菌泥有机含量VSS/TSS大于0.8，更优选大于1.0，进一步优选大于1.2。为了让活性污泥更好的分散到土壤中，所述活性污泥的有效污泥颗粒度优选为60%-70%。

细菌纤维素是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构。在制备过程中，在发酵母液，在接入一定量的木醋杆菌，在通气培养一定时间后，使木醋菌大量稳定的繁殖，并产生大量的细菌纤维素。细菌纤维素由于其表面还有丰富的氨基羟基等活性基团，以及其纳米微结构，能够有效捕获土壤中的重金属离子。聚乙烯醇纤维是改性聚乙烯醇纤维的一种，在较高水温度下能够溶于水中。干酪素为一种蛋白聚合体，具有很好的粘合、成膜、光亮、乳化、稳定等超群性能，其含有丰富的氨基和羧基。本发明通过添加这三种配合，聚乙烯醇冷却析出的过程中，与纳米结构的细菌纤维素配合，形成微纳网络空间结构，并且干酪素由于氢键作用，能够填充其中，形成复杂三维网络结构，富含丰富的羟基、氨基等活性基团，能够有效捕获重金属离子。并且由于其特殊微纳米结构，能够有效渗入到土壤的空隙中，从而实现充分的吸附金属离子。细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，干酪素的质量比为1-3:1-3:0.5-1.5，优选为2:2：1，能实现最佳的配合效果。

加入中链甘油三酯，高粘度物质的粘性就会大大减少，有效的提高土壤中含油物质堵塞孔道的效果，进一步增加修复剂的分散效果。为了更好的实现本发明效果，其含量优选为5-10份，更优选为7.5份。寡聚乳酸能够进一步提高分散效果，并且能够有效改善土壤的结构，调节土壤的pH值，防止土壤在过多的淋水的情况下自身的结构被大量的破坏。为了更好的实现本发明效果，其含量优选为5-10份，更优选为7.5份。

本发明的有益技术效果：

本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，通过多种组分配合使用，使最终产品能够高效的去除重金属，且不会对人体产生危害，同时制备方法简单易行，成本低，适合大规模生产。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明，本发明的范围不受这些实施例的限制。本发明的范围在权利要求书中提出。

活性污泥购自济南林源环保工程有限公司的商业化颗粒活性污泥。

针叶树未漂白牛皮浆的浆料购自智利ARRACO公司出产的银星。

其他组分均为本领域常见组分，可以在任何试剂公司购买得到。

细菌纤维素的制备：发酵母液为10质量份的淀粉、加入0.5质量份的硫酸铵，加入200质量份的水后加热溶解，调节pH值至5-6，接种酵母菌，酵母菌接种量为0.3-0.5％，进行发酵，发酵温度保持28-32℃，培养36-72小时后灭菌所得。在发酵母液，接入10-20%的木醋杆菌，通气培养1-3天，静态培养1-3天，过滤洗涤制备得到。

实施例1

一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于其原料包含：海泡泥80份，凹凸棒土30份,活性污泥30份，细菌纤维素15份，聚乙烯醇纤维15份，中链甘油三酯7.5份，干酪素7.5份、寡聚乳酸7.5份。所述活性污泥的菌泥有机含量VSS/TSS大于1.2，有效污泥颗粒度为60%-70%。

重金属污染土壤修复剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤:

（1）将细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，中链甘油三酯，干酪素，寡聚乳酸，加入到10倍质量的水中，超声分散配置成悬浊液并加热至70℃，不断搅拌2小时；

（2）降温后，加入活性污泥，并搅拌均匀后，加入海泡泥，凹凸棒土混合均匀；

（3）施用时，将被污染土壤每立方加入5Kg的修复剂，混合均匀后，每天撒入适量的水即可。

实施例2

一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于其原料包含：海泡泥50份，凹凸棒土40份,活性污泥20份，细菌纤维素20份，聚乙烯醇纤维10份，中链甘油三酯10份，干酪素5份，寡聚乳酸10份。所述活性污泥的菌泥有机含量VSS/TSS大于0.8，有效污泥颗粒度为60%-70%。

重金属污染土壤修复剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤:

（1）将细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，中链甘油三酯，干酪素，寡聚乳酸，加入到10倍质量的水中，超声分散配置成悬浊液并加热至80℃，不断搅拌2小时；

（2）降温后，加入活性污泥，并搅拌均匀后，加入海泡泥，凹凸棒土混合均匀；

（3）施用时，将被污染土壤每立方加入5Kg的修复剂，混合均匀后，每天撒入适量的水即可。

实施例3

一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于其原料包含：海泡泥100份，凹凸棒土20份,活性污泥50份，细菌纤维素10份，聚乙烯醇纤维20份，中链甘油三酯5份，干酪素10份，寡聚乳酸5份。所述活性污泥的菌泥有机含量VSS/TSS大于1.2，有效污泥颗粒度为60%-70%。

重金属污染土壤修复剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤:

（1）将细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，中链甘油三酯，干酪素，寡聚乳酸，加入到10倍质量的水中，超声分散配置成悬浊液并加热至60℃，不断搅拌2小时；

（2）降温后，加入活性污泥，并搅拌均匀后，加入海泡泥，凹凸棒土混合均匀；

（3）施用时，将被污染土壤每立方加入5Kg的修复剂，混合均匀后，每天撒入适量的水即可。

对比例1

与实施例1相同方法制备，除了不添加细菌纤维素、聚乙烯醇纤维、干酪素。

对比例2

与实施例1相同方法制备，除了不添加细菌纤维素。

对比例3

与实施例1相同方法制备，除了不添加聚乙烯醇纤维。

对比例4

与实施例1相同方法制备，除了活性污泥VSS/TSS小于0.8。

对比例5

与实施例1相同方法制备，除了不添加中链甘油三酯。

对比例6

与实施例1相同方法制备，除了不添加寡聚乳酸。

对比例7

与实施例1相同方法制备，除了细菌纤维素、聚乙烯醇纤维、干酪素的比例为4:0.5:2。

对比例8

与实施例1相同方法制备，除了细菌纤维素、聚乙烯醇纤维、干酪素的比例为0.5:5:0.2。

取一定量的土壤，人工进行污染，其中重金属Cd含量为11.23mg/kg。

按每立方5Kg的比例把本发明的修复剂施加到此受重金属污染的土壤中。每日喷洒适量水，达到湿润目的即可。30天后，取样测试，计算前后土壤中可交换态重金属Cd的下降量。

通过对比上述性能，细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，干酪素在一定比例范围内，能够更好实现本发明的技术效果，同时其他组分互相配合，也是不可或缺的。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种重金属污染土壤修复剂，按质量份计，其原料包含：海泡泥80份，凹凸棒土30份,活性污泥30份，细菌纤维素15份，聚乙烯醇纤维15份，中链甘油三酯7.5份，干酪素7.5份、寡聚乳酸7.5份；所述细菌纤维素通过木醋杆菌在发酵母液中发酵制备得到；所述细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，干酪素的质量比为1-3:1-3:0.5-1.5; 所述活性污泥的菌泥有机含量VSS/TSS大于0.8；

其中所述细菌纤维素，聚乙烯醇纤维，干酪素的质量比为2:2:1；其中所述细菌纤维素通过在发酵母液，接入木醋杆菌，通气培养1-3天，静态培养1-3天，过滤洗涤制备得到；其中所述细菌纤维素的纤维束平均直径为40-60nm，单根纤维的平均直径为4-10nm；其中发酵母液为10质量份的淀粉、加入0.5质量份的硫酸铵，加入200质量份的水后加热溶解，调节pH值至5-6，接种酵母菌，酵母菌接种量为0.3-0.5％，进行发酵，发酵温度保持28-32℃，培养36-72小时后灭菌所得；其中所述木醋杆菌的接种量为10-20%；其中所述活性污泥的有效污泥颗粒度为60%-70%。