背景技术
由于土壤重金属污染具有长期性、 隐蔽性和不可逆性等特点,土壤重金属污染已对生态环境、食品安全和农业可持续发展构成威胁。重金属易在农作物中积累,并通过食物链进入到人体,从而引发各种疾病,最终危害到人体健康。土壤中重金属污染的治理备受关注。
CN102500612A公开了一种用于修复重金属污染土壤的化学淋洗修复方法,利用Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤,有效去除土壤中有效态镉和铅,并利用Na2S·9H2O来沉淀滤液中的重金属,使Na2EDTA重新得到释放,从而达到Na2EDTA溶液的多次循环利用,回收后的Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤,污染土壤中有效态Cd的去除率达到81.6-81.8%,有效态Pb的去除率达到55.9-60.1%。该发明克服了现有的Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤的方法药剂成本大,产生的滤液较多,后续处理比较麻烦的难题。同时具有工艺简单、见效快、淋洗剂可重复利用、重金属能够得到有效消除的优点。
CN106001101A涉及一种重金属污染土壤修复剂。受重金属污染的土壤修复剂,包括下述的组分:壳聚糖、膨润土、杜氏藻、柠檬酸、贝壳粉、金针菇菌糠、玉米芯、米糠、茶籽壳、曲尾藓、槟榔树木屑、棕榈树木屑、复合酶制剂、复合微生物菌剂。采用该发明的土壤修复剂,在不引入其它的化学溶剂的条件下,采用温和的酶类及微生物菌种对土壤进行处理,不带入新的污染,作用条件温和。
CN104694132A公开了一种土壤重金属污染固化剂,按质量份计,包含以下物质:有机粘结剂3~7份,活性激发剂0.5~2份,氢氧化钠3~10份,木质素磺酸钠10~15份,铝酸钠20~25份,聚乙烯醇20~30份。该发明的固化剂可有效抑制土壤中的金属污染物,从其形态转化出发,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化,以降低对生态系统的危害风险。
以上专利以及现有技术一般采用换土法、深耕翻土,土壤淋溶法,固化、稳定化方法和生物修复等方法;这些方法不能将土壤中的重金属彻底的消除,而且化学药剂的使用,还有可能会带来新的污染物,存在各种缺陷。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法。
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
按照质量份数,将50-120份的甲壳素粉碎后与150-300份的改性污泥基吸附剂,300-500份的质量百分比浓度10-20%的盐酸中混合均匀,再加入16-24份的椰壳碎屑,18-42份的杜氏藻,30-50份的木屑,控温80-90℃,搅拌5-10h,过滤,水洗至PH=7,在105-110℃下干燥5-10h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在155-180℃下干燥2-5h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述甲壳素粉碎后与改性污泥基吸附剂发生缩合反应,盐酸经过滤,水洗除去,反应示意如下:
所述的挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机或三螺杆挤出机。
所述的一种改性污泥基吸附剂,其制备方法如下:
按照质量份数,将10-80份的秸秆粉加入到5-15份的氯化锌,100-300份的质量百分比浓度10-20%的盐酸中,搅拌5-10h,过滤,水洗至PH=7,过滤,再加入120-180份的污泥,混合搅拌均匀后放置10-30h,然后过滤,烘干,得到氯化秸秆材料。
然后与15-30份的N-甲基脲,5-20份的甲基硅烷三醇和100-300份的水混合均匀,控温50-80℃,搅拌5-10h,然后在120-160℃下干燥,烘干后研磨成50-100目的粉末,所得产品称为改性污泥基吸附剂。
所述秸秆粉的基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等,主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成,氯化后羟基被氯取代,氯化锌,盐酸经过滤,水洗除去,反应示意如下:
氯化秸秆材料进一步与N-甲基脲,松香甲基硅烷三醇发生交联反应,反应示意如下:
所述的秸秆粉为稻草秸秆或小麦秸秆或玉米秸秆。
本发明的一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,本发明提供了一种针对土壤中含有重金属污染的处理药剂,本发明提供处理药剂天然成分为主要处分,主要采用一种改性污泥基吸附剂对土壤中的重金属进行吸附,该种吸附剂与N-甲基脲,松香甲基硅烷三醇发生交联反应,具备了非常好的重金属吸收能力,
配合本发明中的其他组分,所述甲壳素粉碎后与改性污泥基吸附剂发生缩合反应,能够发挥优异的重金属吸附能力。本发明不引入其他化学溶剂,氯化锌,盐酸经过滤,水洗除去,没有带入新的污染物,对重金属污染的土壤有非常明显的改善效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明:
取受重金属污染的土壤样品,经检测该土壤中铅含量362mg/kg;铬含量251mg/kg;汞含量0.41mg/kg、镉0.63mg/kg;按每1000克土壤样品配土壤修复剂50克的比例取土壤修复剂,混合均匀后自然条件下保持5周,然后测定土壤中重金属浓度。
采用 ASAP2020 型比表面积分析仪测定改性污泥基吸附剂的比表面积。
实施例1
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
将50kg的甲壳素粉碎后与150kg的改性污泥基吸附剂,300kg的质量百分比浓度10%的盐酸中混合均匀,再加入16kg的椰壳碎屑,18kg的杜氏藻,30kg的木屑,控温80℃,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,在105℃下干燥5h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在155℃下干燥2h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述的挤出机为单螺杆挤出机。
所述的一种改性污泥基吸附剂,其制备方法如下:
将10kg的秸秆粉加入到5kg的氯化锌,100kg的质量百分比浓度10%的盐酸中,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,过滤,再加入120kg的污泥,混合搅拌均匀后放置10h,然后过滤,烘干,得到氯化秸秆材料。
然后与15kg的N-甲基脲,5kg的甲基硅烷三醇和100kg的水混合均匀,控温50℃,搅拌5h,然后在120℃下干燥,烘干后研磨成50目的粉末,所得产品称为改性污泥基吸附剂。
所述的秸秆粉为稻草秸秆。
实施例2
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
将76kg的甲壳素粉碎后与220kg的改性污泥基吸附剂,380kg的质量百分比浓度16%的盐酸中混合均匀,再加入18kg的椰壳碎屑,23kg的杜氏藻,38kg的木屑,控温82℃,搅拌7h,过滤,水洗至PH=7,在108℃下干燥7h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在166℃下干燥3h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述的挤出机为双螺杆挤出机。
所述的一种改性污泥基吸附剂,其制备方法如下:
将35kg的秸秆粉加入到7kg的氯化锌,170kg的质量百分比浓度12%的盐酸中,搅拌8h,过滤,水洗至PH=7,过滤,再加入150kg的污泥,混合搅拌均匀后放置22h,然后过滤,烘干,得到氯化秸秆材料。
然后与18kg的N-甲基脲,10kg的甲基硅烷三醇和150kg的水混合均匀,控温70℃,搅拌8h,然后在140℃下干燥,烘干后研磨成90目的粉末,所得产品称为改性污泥基吸附剂。
所述的秸秆粉为玉米秸秆。
实施例3
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
将120kg的甲壳素粉碎后与300kg的改性污泥基吸附剂,500kg的质量百分比浓度20%的盐酸中混合均匀,再加入24kg的椰壳碎屑,42kg的杜氏藻,50kg的木屑,控温90℃,搅拌10h,过滤,水洗至PH=7,在110℃下干燥10h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在180℃下干燥5h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述的挤出机为三螺杆挤出机。
所述的一种改性污泥基吸附剂,其制备方法如下:
将80kg的秸秆粉加入到15kg的氯化锌,300kg的质量百分比浓度20%的盐酸中,搅拌10h,过滤,水洗至PH=7,过滤,再加入180kg的污泥,混合搅拌均匀后放置130h,然后过滤,烘干,得到氯化秸秆材料。
然后与30kg的N-甲基脲,20kg的甲基硅烷三醇和300kg的水混合均匀,控温80℃,搅拌10h,然后在160℃下干燥,烘干后研磨成100目的粉末,所得产品称为改性污泥基吸附剂。
所述的秸秆粉为小麦秸秆。
以上实施例试验后重金属含量如下表所示:
|
铅mg/kg |
铬mg/kg |
汞mg/kg |
镉mg/kg |
实施例1 |
74 |
14 |
0.08 |
0.07 |
实施例2 |
57 |
09 |
0.06 |
0.02 |
实施例3 |
48 |
93 |
0.01 |
0.08 |
对比例1
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
将50kg的甲壳素粉碎后与150kg的改性污泥基吸附剂,300kg的质量百分比浓度10%的盐酸中混合均匀,再加入16kg的椰壳碎屑,18kg的杜氏藻,30kg的木屑,控温80℃,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,在105℃下干燥5h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在155℃下干燥2h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述的挤出机为单螺杆挤出机。
所述的一种改性污泥基吸附剂,其制备方法如下:
将10kg的秸秆粉加入到5kg的氯化锌,100kg的质量百分比浓度10%的盐酸中,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,过滤,再加入120kg的污泥,混合搅拌均匀后放置10h,然后过滤,烘干,得到氯化秸秆材料。
然后与5kg的甲基硅烷三醇和100kg的水混合均匀,控温50℃,搅拌5h,然后在120℃下干燥,烘干后研磨成50目的粉末,所得产品称为改性污泥基吸附剂。
对比例2
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
将50kg的甲壳素粉碎后与150kg的改性污泥基吸附剂,300kg的质量百分比浓度10%的盐酸中混合均匀,再加入16kg的椰壳碎屑,18kg的杜氏藻,30kg的木屑,控温80℃,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,在105℃下干燥5h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在155℃下干燥2h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述的挤出机为单螺杆挤出机。
所述的一种改性污泥基吸附剂,其制备方法如下:
将10kg的秸秆粉加入到5kg的氯化锌,100kg的质量百分比浓度10%的盐酸中,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,过滤,再加入120kg的污泥,混合搅拌均匀后放置10h,然后过滤,烘干,得到氯化秸秆材料。
然后与15kg的N-甲基脲,和100kg的水混合均匀,控温50℃,搅拌5h,然后在120℃下干燥,烘干后研磨成50目的粉末,所得产品称为改性污泥基吸附剂。
对比例3
一种重金属污染土壤处理药剂的制备方法,其具体制备方案如下:
将50kg的甲壳素粉碎后与300kg的质量百分比浓度10%的盐酸中混合均匀,再加入16kg的椰壳碎屑,18kg的杜氏藻,30kg的木屑,控温80℃,搅拌5h,过滤,水洗至PH=7,在105℃下干燥5h,加入到挤出机中,挤出成颗粒状,在155℃下干燥2h,即可得到所述的一种重金属污染土壤处理药剂。
所述的挤出机为单螺杆挤出机。
以上对比例试验后重金属含量入下表所示:
|
铅mg/kg |
铬mg/kg |
汞mg/kg |
镉mg/kg |
对比例1 |
137 |
105 |
0.10 |
0.11 |
对比例2 |
114 |
122 |
0.10 |
0.17 |
对比例3 |
227 |
245 |
0.41 |
0.42 |