一种砷污染土壤修复材料及其制备方法

本发明属于土壤修复应用，尤其涉及一种砷污染土壤修复材料及其制备方法。

背景技术：

1、近几十年来，重金属对农业生态系统的污染已经成为环境领域研究的热门话题。土壤中的重金属除来自土壤母质等天然污染源外，还与人类活动有关，譬如除草剂、农药和化肥的滥用、污水灌溉等。重金属元素的毒性、持久性和生物蓄积性，会显著干扰正常的生态系统功能，导致土壤质量和肥力下降，不仅损害粮食安全，还对人类健康构成威胁。在这些重金属元素中，砷(as)作为一种剧毒性的类金属元素，健康风险远高于镉(cd)和铬(cr)等元素。

2、砷(as)是一种以银灰色结晶固体形式存在的类金属物质，通常以硫化物的形式与au、cu、pb、zn、n i和co等金属元素在矿区伴生。环境中砷主要以单质砷、无机砷和有机砷等形式存在，其中无机砷主要以三价和无价的含氧酸盐形式存在。氧化形式的砷酸盐与其他元素具有很强的亲和力，溶解度较低，还原形式的亚砷酸盐则更容易溶解，因此砷在还原的条件下更具有流动。不同形式、不同价态as的生物毒性差异很大，as(iii)的毒性比有机砷和as(v)的毒性更大。砷可用于制作油漆、木材防腐剂、电子电路的金属合金及杀虫剂等，同时在治疗淋巴瘤和白血病等方面具有重要的药用价值，如三氧化二砷是治疗急性早幼粒细胞白血病的首选药物。在医学、工业和农业上广泛应用的同时，砷污染也严重威胁人类健康，砷已被不同的机构确定为环境毒物及致癌物。环境中的砷主要通过摄入、吸入和皮肤吸收等暴露途径进入人体，三价和五价的砷化合物都能被肠胃快速的吸收，砷的累积在肝脏、肾脏和肌肉中最为突出，进入人体内的砷(无机砷和有机砷)只有约70％可通过尿液排出肾脏系统[。一旦砷进入人体就会引起广泛的急性和慢性毒性效应，角化病或皮肤病是慢性砷暴露早期最常见的症状之一，作为致癌物长期砷暴露会导致肝癌、肺癌、膀胱癌等多种癌症的发生。

3、土壤重金属污染具有隐蔽性、不可降解性、累积性的特点，它将直接危及农产品的安全。作物可以通过根系吸收土壤中的重金属，将它们运送至地上部分，并将它们积累在可食用部分，并可通过“土壤-人体”和“土壤-作物-人体”威胁人类健康。为此，如何修复土壤，降低或固化土壤中的重金属污染，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述砷在土壤中的污染所存在的技术问题，提出一种方法简单、操作方法且能够有效降低土壤中的砷污染的一种砷污染土壤修复材料及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种砷污染土壤修复材料，包括以下成份：

3、铁改性竹碳 50份～70份；

4、腐植酸 10份～20份；

5、铁改性热解锰渣 20份～30份。

6、本发明还提供了上述砷污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7、a、首先将高山毛竹经80℃烘干，然后将烘干后的高山毛竹加入石英坩埚后放入管式炉中，通入氮气后，加热至1000℃，保温时间为30min，得到竹炭，备用；

8、b、然后，将竹炭粉碎，过100目筛，得到竹炭颗粒，然后，将竹炭颗粒加入氢氧化钾溶液中，搅拌均匀，使其活化；

9、c、然后，向氢氧化钾溶液继续加入硝酸铁，持续搅拌至产生红色沉淀；

10、d、接着加水稀释，然后，转移至烘箱中于70℃下保持60h，然后，于室温下静置12h，洗涤，过滤，干燥，烘干至恒重，即可得到铁改性竹碳，备用；

11、e、然后，将锰渣磨碎后过100目筛，干燥后，将其加入到fecl3溶液混合，经磁力搅拌器搅拌2h，静置12h后抽滤并用去离子水冲洗至滤液呈澄清状态，然后于105℃烘箱中烘干，备用；

12、f、然后将烘干后的锰渣加入石英坩埚后放入管式炉中，通入氮气后，加热至500℃，保温时间为30min，得到铁改性热解锰渣，备用；

13、g、最后，将腐植酸、铁改性竹碳、铁改性热解锰渣加超纯水润湿并充分混匀，在80℃的条件下烘干至恒重。即可得到所需要的砷污染土壤修复材料。

14、作为优选，所述c步骤中，竹炭颗粒和硝酸铁的质量比为1:1。

15、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

16、本发明提供一种砷污染土壤修复材料及其制备方法，利用mn可促进二价铁离子氧化，而由二价铁离子氧化产生的三价铁离子氧化物形成的二次铁矿物能固化砷，同时，mn作为强氧化剂，可通过迁移和聚集形成铁锰结核，将三价砷离子氧化为五价砷离子，从而降低毒性，同时，利用竹碳本身的碱性特性，使腐植酸可与铁离子能够进一步形成沉淀，达到固化、稳定化as的目的，降低其迁移和生物可利用性目的。

技术特征：

1.一种砷污染土壤修复材料，其特征在于，包括以下成份：

2.上述权利要求1所述的砷污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的砷污染土壤修复材料的制备方法，其特征在于，所述c步骤中，竹炭颗粒和硝酸铁的质量比为1:1。

技术总结本发明属于土壤修复应用技术领域，尤其涉及一种砷污染土壤修复材料及其制备方法。包括以下成份：铁改性竹碳50份～70份；腐植酸10份～20份；铁改性热解锰渣20份～30份。本发明提供一种砷污染土壤修复材料及其制备方法，利用Mn可促进二价铁离子氧化，而由二价铁离子氧化产生的三价铁离子氧化物形成的二次铁矿物能固化砷，同时，Mn作为强氧化剂，可通过迁移和聚集形成铁锰结核，将三价砷离子氧化为五价砷离子，从而降低毒性，同时，利用竹碳本身的碱性特性，使腐植酸可与铁离子能够进一步形成沉淀，达到固化、稳定化As的目的，降低其迁移和生物可利用性目的。技术研发人员：逯娟,宿虎,高磊,薛丽洋受保护的技术使用者：兰州资源环境职业技术大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14