CN110643370A

CN110643370A - 一种重金属污染土壤修复剂

Info

Publication number: CN110643370A
Application number: CN201910983023.1A
Authority: CN
Inventors: 吴明森
Original assignee: Fujian Grein Engineering Design Co Ltd
Current assignee: Fujian Grein Engineering Design Co Ltd
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: CN110643370B

Abstract

本发明涉及土壤污染修复技术领域，提供一种重金属污染土壤修复剂，解决现有技术各种土壤修复技术具有一定局限性，不能有效地解决土壤重金属污染的问题，包括以下重量份的原料：改性蛭石40～60份、1,3,6‑萘三磺酸钠3～6份、生化黄腐酸钾6～10份、琥珀酸5～10份、脱硫枯草芽孢杆菌0.3～0.8份、盘状螺旋蓝细菌0.3～0.8份、白腐菌0.3～0.8份。

Description

一种重金属污染土壤修复剂

技术领域

本发明涉及土壤污染修复技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤修复剂。

背景技术

土壤是地球陆地的重要组成部分，也是人类赖以生存和发展的物质基础。随着现代工农业的迅速发展，土壤中重金属含量严重超标，并造成土壤生态环境恶化的现象。造成土壤重金属污染的原因很多，比如工矿企业生产经营活动中排放的废气、废水、废渣，农业生产中大量使用化肥、农药，生活垃圾的随意丢弃等等。土壤重金属污染不仅会造成农产品产量下降低、品质下降，有些重金属离子被农作物吸收后，通过食物链进入动物或人体内，引发各种病变甚至慢性重金属中毒，严重威胁生态安全。

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，具体是指利用各种方法吸收、转移、降解和转化土壤中的污染物质，使其浓度降低或从有毒转化为低毒或无毒。常用土壤修复技术可分为物理法、化学法、生物法三类。物理法修复重金属污染土壤快速高效，但处理后污染物仍留在深层土壤中，污染物向深层土壤转移更易污染地下水，其余被移除土壤的堆放也是一大难题。另外，物理修复法工程实施成本较高，仅适合小范围高浓度的土壤修复或污染应急处理，并不适合工程应用。生物法修复技术利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无毒无害的物质，操作简单，成本低，对环境干扰少，不易造成二次污染，但其修复周期长，修复效果易受外界环境变化等因素的影响。化学法修复技术具有修复速度快、修复周期短、治理效果较好等特点，但所采用的修复剂可能会对土壤产生二次污染，影响土壤菌群的生长，降低土壤的肥力的缺点。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种重金属污染土壤修复剂，解决现有技术各种土壤修复技术具有一定局限性，不能有效地解决土壤重金属污染的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种重金属污染土壤修复剂，包括以下重量份的原料：改性蛭石40～60份、1,3,6-萘三磺酸钠3～6份、生化黄腐酸钾6～10份、琥珀酸5～10份、脱硫枯草芽孢杆菌0.3～0.8份、盘状螺旋蓝细菌0.3～0.8份、白腐菌0.3～0.8份；

所述改性蛭石的制备方法为：在600～800℃温度下对蛭石进行热处理4～8h，然后将热处理后的蛭石加入乙醇溶液中，超声20～40min，然后加入乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂，65～75℃下搅拌反应5～8h，反应结束后抽滤、无水乙醇洗涤，烘干后研磨成粉末，得到改性蛭石。

进一步的改进是：所述蛭石、乙醇、乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂的投料重量比为1：3：0.1～0.3：0.6～0.9：0.05～0.15。

进一步的改进是：所述改性蛭石的烘干温度为120～200℃，粒径为60～100目。

进一步的改进是：所述羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、1,3,6-萘三磺酸钠、生化黄腐酸钾、琥珀酸的粒径均控制在80～150目。

本发明提供了所述重金属污染土壤修复剂的应用，具体为将修复剂撒在重金属污染土壤上，然后进行土壤翻耕使修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀。

进一步的改进是：每亩重金属污染土壤中加入5～15kg修复剂。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

1、蛭石是一种层状硅铝酸盐粘土矿物，由两个硅氧四面体和一个铝氧八面体构成的结构单元层，由于硅氧四面体中Al³⁺对Si⁴⁺的置换以及铝氧八面体中Mg²⁺对Al³⁺的置换，使蛭石层间产生永久性的负电荷，这些负电荷由层间可交换的阳离子如Na⁺、K⁺、Ca²⁺等补偿，所以蛭石具有较强的阳离子交换能力。蛭石对重金属离子的吸附作用除了通过离子交换外，还能够通过表面络合作用来实现。本发明对蛭石进行改性，进一步提高蛭石对重金属离子的吸附效果，具体制备过程包括(1)对蛭石进行热处理；(2)利用乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂进行改性。热处理能够提高蛭石的比表面积，同时高温能够使蛭石的表面活性位增加，更好地吸附重金属离子。羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖是一种水溶性阳离子型聚合物，分子中含有许多活性基团如羟基和氨基，可用于对重金属离子的吸附，具有安全无毒、良好的生物相容性和生物降解性等优点。羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的引入提高了蛭石吸附重金属离子的能力，主要是因为分子中氨基上的孤对电子能与重金属离子配位形成络合物，从而被蛭石吸附。本发明利用钛酸酯偶联剂不仅对蛭石的表面进行修饰改性，在乳酸存在的条件下，钛酸酯偶联剂同时插层进入蛭石的层间，使蛭石的层间距变大，进而使得羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖能够进入层间，增加了羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的含量。

2、琥珀酸分子中含有多个羧基，能够与重金属离子发生螯合作用形成无毒化合物，降低土壤中的重金属含量。生化黄腐酸钾结构上存在许多有机络合位和螯合位，能够与重金属离子发生发生络合或螯合反应，改变重金属在土壤中的离子形态，降低其在土壤环境中的可迁移性和生物有效性。

3、本发明的重金属土壤修复剂还包括0.3～0.8份脱硫枯草芽孢杆菌、0.3～0.8份盘状螺旋蓝细菌、0.3～0.8份白腐菌，微生物产生的代谢产物能够与重金属离子反应，使得重金属物质得以固定，实现重金属物质不同形态间的相互转换。其中脱硫枯草芽孢杆菌代谢可产生硫化氢，与重金属离子反应生成沉淀，盘状螺旋蓝细菌能够分泌出多糖等物质与重金属离子结合形成固态化合物，白腐菌可以分泌出如草酸等有机酸，从而与重金属反应生成沉淀。

4、本发明利用化学法和生物法修复技术相结合的方式，集合单一修复技术的优势，弥补各自的不足之处，修复效果显著提高，且所用原料具绿色、环保，在修复过程中不会产生二次污染。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

实施例一

一种重金属污染土壤修复剂，包括以下重量份的原料：改性蛭石40份、1,3,6-萘三磺酸钠4.5份、生化黄腐酸钾10份、琥珀酸5份、脱硫枯草芽孢杆菌0.6份、盘状螺旋蓝细菌0.8份、白腐菌0.3份，其中羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、1,3,6-萘三磺酸钠、生化黄腐酸钾、琥珀酸的粒径均控制在80～150目。

所述改性蛭石的制备方法为：在600℃温度下对蛭石进行热处理8h，然后将热处理后的蛭石加入乙醇溶液中，超声20min，然后加入乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂，65℃下搅拌反应8h，反应结束后抽滤、无水乙醇洗涤，120℃下烘干，然后研磨成粉末，过60目筛，得到改性蛭石。所述蛭石、乙醇、乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂的投料重量比为1：3：0.1：0.6：0.1。

本实施例制备的修复剂具体应用方式为：将修复剂撒在重金属污染土壤上，然后进行土壤翻耕使修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀，每亩重金属污染土壤中加入10kg修复剂。

实施例二

一种重金属污染土壤修复剂，包括以下重量份的原料：改性蛭石50份、1,3,6-萘三磺酸钠6份、生化黄腐酸钾6份、琥珀酸7份、脱硫枯草芽孢杆菌0.8份、盘状螺旋蓝细菌0.3份、白腐菌0.5份，其中羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、1,3,6-萘三磺酸钠、生化黄腐酸钾、琥珀酸的粒径均控制在80～150目。

所述改性蛭石的制备方法为：在700℃温度下对蛭石进行热处理6h，然后将热处理后的蛭石加入乙醇溶液中，超声30min，然后加入乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂，70℃下搅拌反应6h，反应结束后抽滤、无水乙醇洗涤，160℃下烘干，然后研磨成粉末，过80目筛，得到改性蛭石。所述蛭石、乙醇、乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂的投料重量比为1：3：0.2：0.9：0.15。

本实施例制备的修复剂具体应用方式为：将修复剂撒在重金属污染土壤上，然后进行土壤翻耕使修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀，每亩重金属污染土壤中加入15kg修复剂。

实施例三

一种重金属污染土壤修复剂，包括以下重量份的原料：改性蛭石60份、1,3,6-萘三磺酸钠3份、生化黄腐酸钾8份、琥珀酸10份、脱硫枯草芽孢杆菌0.3份、盘状螺旋蓝细菌0.5份、白腐菌0.8份，其中羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、1,3,6-萘三磺酸钠、生化黄腐酸钾、琥珀酸的粒径均控制在80～150目。

所述改性蛭石的制备方法为：在800℃温度下对蛭石进行热处理4h，然后将热处理后的蛭石加入乙醇溶液中，超声40min，然后加入乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂，75℃下搅拌反应5h，反应结束后抽滤、无水乙醇洗涤，200℃下烘干，然后研磨成粉末，过100目筛，得到改性蛭石。所述蛭石、乙醇、乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂的投料重量比为1：3：0.3：0.75：0.05。

本实施例制备的修复剂具体应用方式为：将修复剂撒在重金属污染土壤上，然后进行土壤翻耕使修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀，每亩重金属污染土壤中加入5kg修复剂。

对比例一

选用未改性处理的蛭石为原料，其他的原料及重量份与实施例一相一致。

对比例二

除了不添加1,3,6-萘三磺酸钠，其余与实施例一相一致。

对比例三

除了不添加生化黄腐酸钾，其余与实施例一相一致。

对比例四

除了不添加琥珀酸，其余与实施例一相一致。

对比例五

除了不添加脱硫枯草芽孢杆菌、盘状螺旋蓝细菌、白腐菌，其余与实施例一相一致。

选取南平市某电池厂附近的重金属污染土壤作为实验土壤，测试实施例一至三以及对比例制备的土壤修复剂对重金属污染土壤的修复效果，结果见表1。

表1重金属污染土壤修复效果测试

由表1可以看出，本发明制备的土壤修复剂能够很好地改善土壤重金属污染的情况，降低了重金属在土壤中的有效态含量。实施例一与对比例一至五相比较可知，本发明集合了化学法和生物法修复技术的优势，各种化学原料和菌种相互配合，使得修复效果显著提高，不添加本发明所需的任一种化学原料或菌种，修复能力都大打折扣。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims

1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于：包括以下重量份的原料：改性蛭石40～60份、1,3,6-萘三磺酸钠3～6份、生化黄腐酸钾6～10份、琥珀酸5～10份、脱硫枯草芽孢杆菌0.3～0.8份、盘状螺旋蓝细菌0.3～0.8份、白腐菌0.3～0.8份；

2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述蛭石、乙醇、乳酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、钛酸酯偶联剂的投料重量比为1：3：0.1～0.3：0.6～0.9：0.05～0.15。

3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述改性蛭石的烘干温度为120～200℃，粒径为60～100目。

4.根据权利要求3所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、1,3,6-萘三磺酸钠、生化黄腐酸钾、琥珀酸的粒径均控制在80～150目。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述一种重金属污染土壤修复剂的应用，其特征在于：所述修复剂撒在重金属污染土壤上，然后进行土壤翻耕使修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀。

6.根据权利要求5所述一种重金属污染土壤修复剂的应用，其特征在于：每亩重金属污染土壤中加入5～15kg修复剂。