CN113061330A - 一种土壤重金属移除复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤重金属移除复合材料及其制备方法与应用。本发明首先由羧甲基壳聚糖或海藻酸钠、丙烯酸和磁性纳米颗粒通过催化引发聚合得到磁性双网络高吸水树脂材料，再掺杂聚乳酸，最终得到活化‑吸附一体磁性高吸水树脂复合材料。本发明所得复合材料具有的高吸水膨胀性赋予其对重金属的高吸附性，掺杂了有机酸可以活化土壤中难溶态的重金属，并且可以利用材料磁性进行回收，弥补了现有重金属钝化剂、淋洗剂的不足，能彻底、高效移除土壤中高危害性重金属。

Description

一种土壤重金属移除复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种土壤重金属移除复合材料及其制备方法与处理土壤重金属污染方面的应用。
背景技术
由于重金属的高毒性，持久性，不可生物降解性和生物蓄积性，重金属污染引起了全世界的广泛关注。近年来，人们开发了各种原位或异位修复重金属污染的土壤，比如填埋覆盖、化学固定、土壤淋洗、物理化学吸附、土壤玻璃化、电化学修复、微生物或植物修复等等。目前使用比较广泛的技术是土壤重金属固定技术，它是使用如石灰、磷酸盐、腐殖质、生物碳或各种有机无机复合多孔材料作为固定剂对重金属进行吸附和固定，吸附土壤中酸溶态、可还原态重金属，降低土壤中重金属的生物利用度，从而减少重金属的生物毒性。但是物理化学吸附很难有效处理可氧化态和残渣态等重金属，化学固定也没能真正移除土壤中的重金属，重金属仍然蓄积在土壤中，仍有二次污染的风险。
土壤淋洗剂如有机酸能将可还原态、可氧化态和残渣态的重金属活化成可酸溶态重金属，通过溶液淋洗能永久移除土壤中的重金属。但是使用该技术不可避免会产生大量的淋洗废液，处理废液产生高昂成本；土壤经过淋洗后会造成土壤性质的改变甚至恶化。因此使用土壤淋洗技术仍存在许多亟待解决的问题。
因此，开发一种新材料高效彻底移除土壤高危害性重金属是有意义的。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种土壤重金属移除复合材料的制备方法。首先将羧甲基壳聚糖、丙烯酸和磁性纳米颗粒加水混合，加入催化剂、引发剂与交联剂进行聚合反应得到高吸水树脂后，再掺杂有机酸得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。该方法制备的磁性双网络树脂具有良好的机械性能、高吸水、高吸附性与磁回收性，并在特定环境中能快速释放有机酸，达到活化目的。
本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种土壤重金属移除复合材料。
本发明的再一目的在于提供上述一种土壤重金属移除复合材料在土壤重金属移除领域中的应用。在应用过程中，活化-吸附一体磁性高吸水复合材料释放有机酸活化重金属，树脂在吸水膨胀过程中高效吸附游离态重金属，最后通过铁质筛网打捞回收，最大限度把土壤中的重金属从根源上移除。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸(AA)与羧甲基壳聚糖(CMC)或海藻酸钠(SA)加入水搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
(2)在搅拌状态下，向步骤(1)的混合溶液中加碱调节丙烯酸的中和度，冷却后加N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺(TEMDA)、N,N'-亚甲基二丙烯酰胺(MBA)、磁性纳米粒子和过硫酸钾(APS)，在氮气或惰性气体氛围下进行聚合反应，纯化、干燥，得到磁性双网络高吸水树脂；
(3)将磁性双网络高吸水树脂粉碎、筛分后，与聚乳酸(PLA)共混，加热熔融后，倒模冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
优选的，步骤(1)所述羧甲基壳聚糖(CMC)或海藻酸钠(SA)、丙烯酸和水的质量比为(1～8)：(1～10)：(2～20)。
优选的，步骤(1)所述搅拌至完全溶解的转速为300～1200rpm，时间为1～3h。
优选的，步骤(2)所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和氨水中的至少一种。
优选的，步骤(2)所述丙烯酸的中和度为10～100％；更优选为70％。
优选的，步骤(2)所述N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、过硫酸钾和磁性纳米粒子的质量比为(1～30)：(10～50)：(100～500)：(800～3000)；更优选为1：30：200：1500。
优选的，步骤(2)所述过硫酸钾(APS)与步骤(1)丙烯酸(AA)的质量比为(1～10)：(15～50)；更优选为1：25。
优选的，步骤(2)所述磁性纳米粒子为纳米三氧化二铁、纳米四氧化三铁、纳米四硫化三铁中的至少一种。
优选的，步骤(2)所述磁性纳米粒子的粒径为50～800nm。
优选的，步骤(2)所述搅拌转速为500～1000rpm，时间为0.5～2h。
优选的，步骤(2)所述聚合反应的温度为50～95℃；更优选为80℃；时间为0.5～5h。
优选的，步骤(2)所述纯化操作为：在剧烈搅拌下，将聚合反应产物混合液加入到乙醇中，过滤沉淀，水和乙醇交替洗涤多次；更优选的，水和乙醇交替洗涤3次。
优选的，步骤(2)所述干燥操作为本领域常规干燥操作。
优选的，步骤(3)所述粉碎操作为本领域常规粉碎操作。
优选的，步骤(3)所述筛分操作为过100～300目筛网；更优选为300目筛网。
优选的，步骤(3)所述双网络高吸水树脂与聚乳酸质量比为(1～8)：(1～15)；步骤(3)加入聚乳酸后还可以加入柠檬酸，所述聚乳酸与柠檬酸的质量比为：(1～15)：(0～5)，其中柠檬酸不为0。
优选的，步骤(3)所述加热温度为80～130℃；更优选为125℃。
优选的，步骤(3)所述模具为3.5～20mm球形硅胶磨具；更优选为10mm模具。
上述方法制得的一种土壤重金属移除复合材料。
上述一种土壤重金属移除复合材料在土壤重金属移除领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明的主要材料为羧甲基壳聚糖、聚乳酸和聚丙烯酸树脂，具有无毒、无污染、容易降解的优点。
(2)本发明采用活化-吸附一体技术，高吸水复合材料在吸水膨胀的过程中迅速释放有机酸，并吸附活化难溶态重金属，实现难溶态重金属的移除。
(3)本发明所述复合材料可以通过简单投加到淹水土壤中，吸附完毕后可通过铁质筛网进行打捞回收，实现土壤重金属的彻底移除，无二次释放的风险。
附图说明
图1为实施例1～4所得活化-吸附一体磁性高吸水复合材料的吸水率柱状图。
图2为实施例5～6、对比例1与空白对照组(不加吸附剂)进行土壤重金属移除实验后所得不同形态Cd重金属含量堆积柱状图，其中受镉(Cd)污染的土壤等条件均相同。
图3为实施例1土壤重金属移除实验吸附前后以及材料回收展示图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
(1)室温下，取0.5g羧甲基壳聚糖，加3.8g丙烯酸和5ml去离子水，800rpm机械搅拌至完全溶解。
(2)在800rpm搅拌转速下，加入2g氢氧化钠调节丙烯酸单体中和度，待冷却后依次加入30μl N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、0.001g N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、1.5g 500nm四氧化三铁和0.2g过硫酸钾，通入氮气，调节温度至80℃进行聚合反应，反应3h后取出产物，倒入10倍剧烈搅拌的冷乙醇中沉降，抽滤沉淀，去离子水和乙醇交替洗涤三次后，60℃真空干燥24h，得到双网络高吸水树脂；
(3)将上述双网络高吸水树脂进行粉碎、过300目筛网后，取0.5g树脂粉末与5g聚乳酸共混，加热至125℃熔融后，搅拌均匀倒入10mm球形硅胶模具冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
(4)通过自然过滤法测定活化-吸附一体磁性高吸水复合材料的吸水倍率。在500ml的烧杯中，先加入400ml的蒸馏水，然后再向烧杯中投入上述复合材料0.5g。接着将烧杯静置于常温下，当观察到样品吸水平衡后，将烧杯中的树脂倒在纱布上，待其不再滴水后，将树脂进行称量，得到饱和吸水的树脂质量。计算得到的吸水倍率如图1。
实施例2
(1)室温下，取0.5g海藻酸钠，加3.8g丙烯酸和5ml去离子水，800rpm机械搅拌至完全溶解。
(2)在800rpm搅拌状态下，加入2g氢氧化钠调节丙烯酸单体中和度，待冷却后依次加入30μl N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、0.001g N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、1.5g 500nm四氧化三铁和0.2g过硫酸钾，通入氮气，调节温度至80℃进行聚合反应，反应3h后取出产物，倒入10倍剧烈搅拌的冷乙醇中沉降，抽滤沉淀，去离子水和乙醇交替洗涤三次后，60℃真空干燥24h，得到双网络高吸水树脂；
(3)将上述双网络高吸水树脂进行粉碎、过300目筛网后，取0.5g树脂粉末与5g聚乳酸共混，加热至125℃熔融后，搅拌均匀倒入10mm球形硅胶模具冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
(4)通过自然过滤法测定活化-吸附一体磁性高吸水复合材料的吸水倍率。将0.5g复合材料投入400ml去离子水，吸水平衡后，将树脂进行称量，得到饱和吸水的树脂质量。计算得到的吸水倍率如图1。
实施例3
(1)室温下，取1.0g羧甲基壳聚糖，加3.8g丙烯酸和5ml去离子水，800rpm机械搅拌至完全溶解。
(2)在800rpm搅拌状态下，加入2g氢氧化钠调节丙烯酸单体中和度，待冷却后依次加入30μl N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、0.001g N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、1.5g 500nm四氧化三铁和0.2g过硫酸钾，通入氮气，调节温度至80℃进行聚合反应，反应3h后取出产物，倒入10倍剧烈搅拌的冷乙醇中沉降，抽滤沉淀，去离子水和乙醇交替洗涤三次后，60℃真空干燥24h，得到双网络高吸水树脂；
(3)将上述双网络高吸水树脂进行粉碎、过300目筛网后，取0.5g树脂粉末与5g聚乳酸共混，加热至125℃熔融后，搅拌均匀倒入10mm球形硅胶模具冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
(4)通过自然过滤法测定活化-吸附一体磁性高吸水复合材料的吸水倍率。将0.5g复合材料投入400ml去离子水，吸水平衡后，将树脂进行称量，得到饱和吸水的树脂质量。计算得到的吸水倍率如图1。
实施例4
(1)室温下，取0.5g羧甲基壳聚糖，加3.8g丙烯酸和5ml去离子水，800rpm机械搅拌至完全溶解。
(2)在800rpm搅拌状态下，加入2g氢氧化钠调节丙烯酸单体中和度，待冷却后依次加入30μl N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、0.001g N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、1.5g 50nm四氧化三铁和0.2g过硫酸钾，通入氮气，调节温度至80℃进行聚合反应，反应3h后取出产物，倒入10倍剧烈搅拌的冷乙醇中沉降，抽滤沉淀，去离子水和乙醇交替洗涤三次后，60℃真空干燥24h，得到双网络高吸水树脂；
(3)将上述双网络高吸水树脂进行粉碎、过300目筛网后，取0.5g树脂粉末与5g聚乳酸共混，加热至125℃熔融后，搅拌均匀倒入10mm球形硅胶模具冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
(4)通过自然过滤法测定活化-吸附一体磁性高吸水复合材料的吸水倍率。将0.5g复合材料投入400ml去离子水，吸水平衡后，将树脂进行称量，得到饱和吸水的树脂质量。计算得到的吸水倍率如图1。
实施例5
活化-吸附一体磁性高吸水复合材料应用实例
称取20g受镉(Cd)污染的土壤，加入12.4g水(为土壤田间最大持水量(31％)的200％)模拟水稻田淹水状态，加入1颗(0.5g)实施例1中制备得到的活化-吸附一体磁性高吸水复合材料，25℃恒温培育48h后，筛除树脂，将水层与土层分离后，土样风干、研磨、过100目筛网，备用。根据BCR三步法依次测定酸溶态、可还原态、可氧化态的镉含量，最后微波辅助全消化法测定土壤残渣态镉含量，实验结果如图2。实施例1所得活化-吸附一体磁性高吸水复合材料土壤重金属移除实验吸附前与吸附后实物及材料回收示意如图3。
对比例1
(1)室温下，取0.5g羧甲基壳聚糖，加3.8g丙烯酸和5ml去离子水，800rpm机械搅拌至完全溶解。
(2)在800rpm搅拌状态下，加入2g氢氧化钠调节丙烯酸单体中和度，待冷却后依次加入30μl N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、0.001g N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、1.5g 500nm四氧化三铁和0.2g过硫酸钾，通入氮气，调节温度至80℃进行聚合反应，反应3h后取出产物，倒入10倍剧烈搅拌的冷乙醇中沉降，抽滤沉淀，去离子水和乙醇交替洗涤三次后，60℃真空干燥24h，得到双网络高吸水树脂；
(3)称取20g受镉(Cd)污染的土壤，加入12.4g水(为土壤田间最大持水量(31％)的200％)模拟水稻田淹水状态，加入1颗(0.5g)上述步骤(2)中制备得到的双网络高吸水树脂，25℃恒温培育48h后，筛除树脂，将水层与土层分离后，土样风干、研磨、过100目筛网，备用。根据BCR三步法依次测定酸溶态、可还原态、可氧化态的镉含量，最后微波辅助全消化法测定土壤残渣态镉含量，实验结果如图2。
实施例6
(1)室温下，取0.5g羧甲基壳聚糖，加3.8g丙烯酸和5ml去离子水，800rpm机械搅拌至完全溶解。
(2)在800rpm搅拌状态下，加入2g氢氧化钠调节丙烯酸单体中和度，待冷却后依次加入30μl N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、0.001g N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、1.5g 500nm四氧化三铁和0.2g过硫酸钾，通入氮气，调节温度至80℃进行聚合反应，反应3h后取出产物，倒入10倍剧烈搅拌的冷乙醇中沉降，抽滤沉淀，去离子水和乙醇交替洗涤三次后，60℃真空干燥24h，得到双网络高吸水树脂；
(3)将上述双网络高吸水树脂进行粉碎、过300目筛网后，取0.5g树脂粉末、0.5g柠檬酸、4.5g聚乳酸共混，加热至125℃熔融后，搅拌均匀倒入10mm球形硅胶模具冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
(4)称取20g受镉(Cd)污染的土壤，加入12.4g水(为土壤田间最大持水量(31％)的200％)模拟水稻田淹水状态，加入1颗(0.5g)上述步骤(3)制备得到的高吸水树脂，25℃恒温培育48h后，筛除树脂，将水层与土层分离后，土样风干、研磨、过100目筛网，备用。根据BCR三步法依次测定酸溶态、可还原态、可氧化态的镉含量，最后微波辅助全消化法测定土壤残渣态镉含量，实验结果如图2。
图2中，空白组不加任何吸附剂，所测得不同形态Cd含量为淹水后土壤不同形态Cd含量；实施例5和实施例6经过活化-吸附一体磁性高吸水复合材料吸附后，四种形态Cd含量都有一定程度下降，其中酸溶态Cd减少最为明显，可还原态次之，同时Cd被活化解吸后释放到上覆水中，被复合材料吸附，故而Cd总含量下降，实施例6的活化和吸附效果更佳。对比例中因其不含活化成分，所以活化效果差，仅能吸附少量Cd。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸与羧甲基壳聚糖或海藻酸钠加入水搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
(2)在搅拌状态下，向步骤(1)的混合溶液中加碱调节丙烯酸的中和度，冷却后加N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、磁性纳米粒子和过硫酸钾，在氮气或惰性气体氛围下进行聚合反应，纯化、干燥，得到磁性双网络高吸水树脂；
(3)将磁性双网络高吸水树脂粉碎、筛分后，与聚乳酸共混，加热熔融后，倒模冷却成型，得到活化-吸附一体磁性高吸水复合材料。
2.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述双网络高吸水树脂与聚乳酸质量比为(1～8)：(1～15)。
3.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述羧甲基壳聚糖或海藻酸钠、丙烯酸和水的质量比为(1～8)：(1～10)：(2～20)；
步骤(2)所述N,N'-亚甲基二丙烯酰胺、N,N,N',N'-四甲基-1,2-乙二胺、过硫酸钾和磁性纳米粒子的质量比为(1～30)：(10～50)：(100～500)：(800～3000)；步骤(2)所述过硫酸钾与步骤(1)丙烯酸的质量比为(1～10)：(15～50)。
4.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)还可以加入柠檬酸，所述聚乳酸与柠檬酸的质量比为(1～15)：(0～5)，其中柠檬酸不为0。
5.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述丙烯酸的中和度为10～100％；步骤(2)所述聚合反应的温度为50～95℃，时间为0.5～5h。
6.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磁性纳米粒子为纳米三氧化二铁、纳米四氧化三铁、纳米四硫化三铁中的至少一种；步骤(2)所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和氨水中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磁性纳米粒子的粒径为50～800nm；步骤(3)所述加热温度为80～130℃。
8.根据权利要求1所述一种土壤重金属移除复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌至完全溶解的转速为300～1200rpm，时间为1～3h；步骤(2)所述搅拌转速为500～1000rpm，时间为0.5～2h；步骤(3)所述筛分操作为过100～300目筛网；步骤(3)所述模具为3.5～20mm球形硅胶磨具。
9.权利要求1～8任一项所述方法制得的一种土壤重金属移除复合材料。
10.权利要求9所述一种土壤重金属移除复合材料在土壤重金属移除领域中的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116328734A (zh) * 2023-04-27 2023-06-27 华南农业大学 一种同步移除土壤重金属镉砷复合材料及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1616506A (zh) * 2004-09-30 2005-05-18 北京理工大学 羧甲基壳聚糖接聚丙烯酸高吸水性树脂的制备方法
CN111495339A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 夏包煜 一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法
US20200316562A1 (en) * 2017-12-18 2020-10-08 Nanjing University Magnetic polymer adsorption material, preparation method therefor and application thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1616506A (zh) * 2004-09-30 2005-05-18 北京理工大学 羧甲基壳聚糖接聚丙烯酸高吸水性树脂的制备方法
US20200316562A1 (en) * 2017-12-18 2020-10-08 Nanjing University Magnetic polymer adsorption material, preparation method therefor and application thereof
CN111495339A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 夏包煜 一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116328734A (zh) * 2023-04-27 2023-06-27 华南农业大学 一种同步移除土壤重金属镉砷复合材料及其制备方法与应用

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