用于污染土壤的修复剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及土壤修复，尤其涉及用于污染土壤的修复剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、土壤重金属污染主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。重金属进入土壤后，不能降解，很难再从土壤中迁出，会越积越多，对土壤理化性质、土壤生物特性和微生物群落结构产生明显不良影响，破坏土壤的生态结构和功能，还会对土壤中的生物群体生存造成严重威胁。同时重金属会通过食物链富集，最终对人类健康造成威胁。

2、市面上常用的土壤重金属修复药剂有纳米零价铁、生物炭、膨润土、硫基等药剂。纳米零价铁本身生物无毒，兼具还原性强、比表面积大、吸附性能良好等优点。生物炭比表面积大、孔隙结构发达、官能团丰富以及重金属亲和性高等特征。膨润土中的层状结构含na、ca、k等阳离子与晶胞的结合作用很不稳定，易被其它阳离子交换，形成稳定性基质以固定重金属使其不易浸出。硫系药剂易与重金属离子反应生成难溶的硫化物沉淀。

3、纳米零价铁尺寸较小，颗粒不稳定存在自团聚现象，且表面易形成氧化膜而钝化，该层氧化膜能够阻碍反应的电子传递和物质扩散，降低吸附能力和还原效，修复效果受土壤酸碱性影响。纳米零价铁虽原料丰富，市场价格昂贵，实际使用需要进行复配改性来增加修复效率减少修复成本。且复配能有效规避还原剂过量投加，持续保持土壤环境的还原性。

4、因此，如何制备出在较宽土壤酸碱条件下具有高效还原能力且不易失效的改性，且具有经济性的重金属修复药剂，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对多重金属土壤修复药剂性能不稳定以及价格昂贵，提供一种针对多重金属污染土壤的长效修复药剂及其制备方法，通过对易得原料的进一步复配，显著提高修复效率，同时具有修复的长效性。实现了修复药剂的充分利用并避免投加过量对土壤的理化性质产生的不良作用。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

3、用于污染土壤的修复剂，包括以下原料：纳米零价铁、多硫化钙、生物炭以及膨润土；

4、所述生物炭为酸性溶液酸洗后芳香性固态物质分离的生物炭；

5、所述生物炭以及多硫化钙用于将污染土壤中的重金属以及有机物进行吸附，膨润土作为纳米零价铁的负载支撑材料，增大负载材料内部孔隙率，所述纳米零价铁分别用于多硫化钙、生物炭以及膨润土的改性。

6、进一步地，包括以下质量份数的原料：纳米零价铁40-60份、多硫化钙15-30份、生物炭8-15份以及膨润土15-30份。

7、进一步地，包括以下质量份数的原料：纳米零价铁50份、多硫化钙20份、生物炭10份以及膨润土20份。

8、进一步地，所述酸性溶液为质量份数为4％-6％的盐酸溶液。

9、进一步地，还包括质量相等的硼氢化钠和硫化钠，所述硼氢化钠与纳米零价铁中铁的摩尔比为10：1。

10、本发明还公开了一种如上所述的用于污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11、酸洗后的生物炭，经纳米零价铁、硼氢化钠以及硫化钠分别对生物炭作用，得到改性生物炭；

12、称取等量的膨润土和纳米零价铁，在乙醇溶液中搅拌得到悬浮液，再加入硼氢化钠和硫化钠搅拌离心洗涤后，得到改性膨润土；

13、现将硼氢化钠加入到纳米零价铁悬浮液中，然后加入多硫化钙后搅拌分离烘干，得到硫化改性组分。

14、进一步地，生物炭改性具体包括以下步骤：

15、使用盐酸溶液对生物炭酸洗，以将生物炭中的芳香性固态物质分离，降低灰分含量；

16、称取与生物炭等量的纳米零价铁，于乙醇溶液中震荡后，加入硼氢化钠和硫化钠，搅拌离心并无氧水洗涤后，得到改性生物炭。

17、进一步地，硫化改性组分制备具体为：在氮气保护下将硼氢化钠溶液加入纳米零价铁悬浮溶液中，常温下，以200r/min-300r/min的速度搅拌10h-14h后，将多硫化钙加入悬浊液中，再次搅拌，离心分离并用无氧水洗涤数次，烘干得到硫化改性组分。

18、本发明还公开了如上所述的用于污染土壤的修复剂的应用，主要用于铅、镉、砷和镍的修复。

19、进一步地，所述应用具体为以质量分数为0.6％-1.5％的修复剂搅拌到污染土壤中，调节含水率至30％。

20、本发明具有以下有益效果：

21、(1)以纳米零价铁为基础，使用多种修复药剂进行改性复配，修复过程相互协同，对污染场地适用性广。

22、(2)本发明提供的修复药剂的原材料均来源于广泛，绿色环保，添加后不会对环境造成二次污染；其中活性组分得到充分的释放，修复效率高，投加比低，实施成本也相对传统药剂低。

23、(3)采用多种药剂进行复配，显著增加了修复药剂长效稳定性。

技术特征：

1.用于污染土壤的修复剂，其特征在于，包括以下原料：纳米零价铁、多硫化钙、生物炭以及膨润土；

2.根据权利要求1所述的用于污染土壤的修复剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：纳米零价铁40-60份、多硫化钙15-30份、生物炭8-15份以及膨润土15-30份。

3.根据权利要求2所述的用于污染土壤的修复剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：纳米零价铁50份、多硫化钙20份、生物炭10份以及膨润土20份。

4.根据权利要求1所述的用于污染土壤的修复剂，其特征在于，所述酸性溶液为质量份数为4%-6%的盐酸溶液。

5.根据权利要求1所述的用于污染土壤的修复剂，其特征在于，还包括质量相等的硼氢化钠和硫化钠，所述硼氢化钠与纳米零价铁中铁的摩尔比为10:1。

6.一种如权利要求1-5所述的用于污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的用于污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于，生物炭改性具体包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述的用于污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于，硫化改性组分制备具体为：在氮气保护下将硼氢化钠溶液加入纳米零价铁悬浮溶液中，常温下，以200r/min-300 r/min的速度搅拌10h-14h后，将多硫化钙加入悬浊液中，再次搅拌，离心分离并用无氧水洗涤数次，烘干得到硫化改性组分。

9.一种如权利要求1-5所述的用于污染土壤的修复剂的应用，主要用于铅、镉、砷和镍的修复。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用具体为以质量分数为0.6%-1.5%的修复剂搅拌到污染土壤中，调节含水率至30%。

技术总结本发明提供了用于污染土壤的修复剂及其制备方法和应用，修复剂包括以下原料：纳米零价铁、多硫化钙、生物炭以及膨润土，所述生物炭为酸性溶液酸洗后芳香性固态物质分离的生物炭；所述生物炭以及多硫化钙用于将污染土壤中的重金属以及有机物进行吸附，膨润土作为纳米零价铁的负载支撑材料，增大负载材料内部孔隙率，所述纳米零价铁分别用于多硫化钙、生物炭以及膨润土的改性。本发明通过对易得原料的进一步复配，显著提高修复效率，同时具有修复的长效性，实现了修复药剂的充分利用并避免投加过量对土壤的理化性质产生的不良作用。技术研发人员：左小永,李业勋,苗进辉,张秋,张恒勇,徐业勤,付融冰,姚佳斌,杨成锋受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12