利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法，包括以下步骤：将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；将改性纳米氯磷灰石添加到上述粉碎含铅底泥中进行静置处理，钝化底泥中的重金属铅；改性纳米氯磷灰石由纳米氯磷灰石和鼠李糖脂组成；鼠李糖脂修饰于纳米氯磷灰石表面；纳米氯磷灰石与鼠李糖脂的质量比为19.9277～47∶1。本发明专利技术的方法操作简便，对重金属铅的钝化效果显著，适合底泥的原位修复，且具有环境友好、无毒害等特点。

Method for passivating heavy metal lead in sediment by modified nano apatite

The invention discloses a method for modifying Pb nano chlorapatite passivation in sediment utilization, which comprises the following steps: lead sediment dry after crushing, grinding by lead sediment; the modified nano chlorapatite added to the lead in the sediment of the static crushing processing, heavy metal passivation in sediment; modified nano chlorapatite composed of nano chlorapatite and Shu Li Shu Li glycolipid glycolipids; modified on the surface quality of nano nano chlorapatite; chlorapatite and Shu Li glycolipid ratio is 19.9277 to 47: 1. The method has the advantages of simple operation, obvious effect on the passivation of heavy metal lead, suitability for in situ restoration of the sediment, and friendly environment, non-toxic, etc..

【技术实现步骤摘要】
利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法
本专利技术属于污染底泥中重金属的物理化学处理领域，具体涉及一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法。
技术介绍
随着经济全球化的加快和工农业的迅猛发展，重金属排放造成的环境污染问题逐渐凸显，直接威胁到人类的健康与生存。土壤和底泥的重金属污染主要来自工农业生产(如冶炼、化工生产)、生活污水的排放和大量农药、化肥的使用等。治理重金属污染底泥的方法包括原位修复技术和异位修复技术，常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法；异位修复技术可分为挖掘和异位处理处置技术。在实际应用中，研究者通常根据修复目标的属性以及经济角度来选择相应的修复技术。而对于大片的底泥或者土壤重金属污染，采用异位修复技术则需要耗费大量的人力物力且需要二次处理，对污染原地的生态环境影响也较大。原位修复则是在污染原地进行的修复处理，对于大面积的重金属污染它具有操作简便，成本低等特点，适合应用于污染范围广的底泥或者土壤。在原位修复技术中，研究比较集中，发展也较迅速的治理措施主要是生物修复技术和化学稳定技术。化学稳定技术，即向重金属污染底泥中添加一些活性物质，如石灰，沸石，磷酸盐，有机物料等，这些物质能调节和改变重金属的赋存形态，降低其在环境中的生物可利用性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒害，从而减少这些重金属元素对动植物的毒害，是治理底泥重金属污染的重要途径之一。研究表明，底泥中的重金属的迁移、转化及其对生物的毒害和环境的影响程度，与重金属在底泥中的赋存形态存在很大关系。底泥中重金属存在形态不同，其活性、生物毒性和迁移特征也不同。本专利技术中根据BCR连续提取法将重金属铅分为四个形态：弱酸提取态(F1)、可还原态(F2)、可氧化态(F3)和残渣态(F4)。从理论上来说F1，F2和F3三个形态均为不稳定形态，容易在环境中迁移转化从而直接对生物产生危害，而F4则为最稳定的形态，溶解度非常低，几乎不能流动。它们的活动性强弱顺序为：F1＞F2＞F3＞F4。现有研究结果表明，磷酸盐类化合物能够将底泥中的重金属铅从活动性较强的形态转化成溶解度极低的铅-磷酸盐化合物(残渣态)，从而钝化重金属铅，降低其生物毒性。磷灰石族矿物如氯磷灰石为难溶性磷酸盐，在原位修复过程中受溶解性和迁移性的限制，其对底泥重金属铅的修复效果低于可溶性磷酸盐，然而可溶性磷酸盐则极易引起水体富营养化，造成二次污染。因此研究出一种既能有效稳定底泥中重金属，同时又能在稳定底泥重金属的过程中减少水体富营养化风险的方法，对于最大限度的减少污染物及处理材料本身对环境造成的危害具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简便、钝化效果好、成本低、清洁无污染且实际应用价值高的利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法，包括以下步骤：S1、将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；S2、将改性纳米氯磷灰石添加到步骤S1所得的粉碎含铅底泥中进行静置处理，钝化底泥中的重金属铅；所述改性纳米氯磷灰石由纳米氯磷灰石和鼠李糖脂组成；所述鼠李糖脂修饰于所述纳米氯磷灰石表面；所述纳米氯磷灰石与鼠李糖脂的质量比为19.9277～47∶1。上述的方法中，优选的，所述纳米氯磷灰石与鼠李糖脂的质量比为20～46.498∶1；所述改性纳米氯磷灰石的粒径为2nm～5nm。上述的方法中，优选的，所述改性纳米氯磷灰石的制备包括以下步骤：(1)将CaCl2溶液逐滴加入到鼠李糖脂溶液中，搅拌，得到混合溶液；(2)将Na3PO4溶液逐滴加入到步骤(1)的混合溶液中，搅拌，得到改性纳米氯磷灰石。上述的方法中，优选的，所述CaCl2溶液、所述Na3PO4溶液与所述鼠李糖脂溶液的体积比为1∶1∶2。上述的方法中，优选的，所述CaCl2溶液中钙离子浓度为26.8mM；所述Na3PO4溶液中磷酸根离子浓度为16.0mM；所述鼠李糖脂溶液中鼠李糖脂浓度为30mg/L～100mg/L。上述的方法中，优选的，所述鼠李糖脂溶液是将鼠李糖脂与水混合，在pH为8.0～9.0的条件下溶解后配制得到；所述鼠李糖脂的纯度为90％，临界胶束浓度为25mg/L；所述鼠李糖脂由单鼠李糖脂和双鼠李糖脂组成，所述单鼠李糖脂和所述双鼠李糖脂的质量比为2∶1。上述的方法中，优选的，所述步骤(1)中：所述搅拌的速度为1000r/min～1500r/min，所述搅拌的时间为12h～24h；和/或，所述步骤(2)中：所述搅拌的速度为1000r/min～1500r/min，所述搅拌的时间为12h～24h。上述的方法中，优选的，所述改性纳米氯磷灰石以悬浮液的形式添加到所述粉碎含铅底泥中；所述改性纳米氯磷灰石悬浮液与所述粉碎含铅底泥的体积质量比为10mL∶1g。上述的方法中，优选的，所述粉碎含铅底泥的粒径≤150μm，pH值为7～8；所述粉碎含铅底泥中重金属铅的弱酸提取态、可还原态、可氧化态和残渣态的质量百分比分别为8.2％，11.1％，60.5％，20.2％。上述的方法中，优选的，所述步骤S2中，所述步骤S2中，所述静置处理的时间为45天，温度为22℃～26℃。本专利技术改性纳米氯磷灰石的制备方法中，所述CaCl2溶液的滴加速度优选为5～8滴/分钟，但不限于此；所述Na3PO4溶液的滴加速度优选为5～8滴/分钟，但不限于此。本专利技术改性纳米氯磷灰石的制备方法中，所述鼠李糖脂溶液的pH值采用氢氧化钠溶液进行调节；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1M。本专利技术的创造性在于：本专利技术提供了一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法，通过利用鼠李糖脂改性的纳米氯纳米磷灰石钝化底泥中重金属铅，提高了氯磷灰石在底泥中的迁移性和分散性，有利于其钝化底泥中的重金属铅，同时也能够降低水体富营养化的风险，极大地提高了氯磷灰石在底泥原位修复中的实际应用价值。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术提供了一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法，所采用的改性纳米氯磷灰石以鼠李糖脂作为稳定剂，鼠李糖脂能够提高纳米氯磷灰石在溶液中的分散性和稳定性，阻止纳米氯磷灰石之间的团聚，从而使得改性纳米氯磷灰石具有稳定性能好、分散性能好、粒径小(纳米级)等优点；同时，鼠李糖脂能够将底泥中还原态重金属铅洗脱成水溶态重金属铅，为纳米氯磷灰石与重金属铅的钝化反应提供良好的基础，从而增强了纳米氯磷灰石对重金属铅的钝化作用，提高了纳米氯磷灰石对底泥中重金属铅的稳定化效果。另外，鼠李糖脂通过破坏藻类细胞的细胞膜等结构，能够有效地抑制藻类的生长，从而大大降低了因施用含磷材料所导致水体富营养化风险，达到了抑制水体富营养化的目的。可见，本专利技术的改性纳米氯磷灰石结合了纳米氯磷灰石钝化重金属铅的作用、鼠李糖脂的阴离子效应及其抑制藻类生长的作用，是一种既能更加有效地稳定底泥中重金属，同时又能在稳定底泥重金属的过程中减少水体富营养化风险的环境友好型材料，能够最大限度的减少污染物及处理材料本身对环境造成的危害，促进了磷灰石材料在实际场地修复中的应用。2、本专利技术方法中，鼠李糖脂是一种环境友好型生物表面活性剂，它在环境中自然存在，是一种微生物的代谢产物，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；S2、将改性纳米氯磷灰石添加到步骤S1所得的粉碎含铅底泥中进行静置处理，钝化底泥中的重金属铅；所述改性纳米氯磷灰石由纳米氯磷灰石和鼠李糖脂组成；所述鼠李糖脂修饰于所述纳米氯磷灰石表面；所述纳米氯磷灰石与鼠李糖脂的质量比为19.9277～47∶1。

【技术特征摘要】
1.一种利用改性纳米氯磷灰石钝化底泥中重金属铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；S2、将改性纳米氯磷灰石添加到步骤S1所得的粉碎含铅底泥中进行静置处理，钝化底泥中的重金属铅；所述改性纳米氯磷灰石由纳米氯磷灰石和鼠李糖脂组成；所述鼠李糖脂修饰于所述纳米氯磷灰石表面；所述纳米氯磷灰石与鼠李糖脂的质量比为19.9277～47∶1。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米氯磷灰石与鼠李糖脂的质量比为20～46.498∶1；所述改性纳米氯磷灰石的粒径为2nm～5nm。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述改性纳米氯磷灰石的制备包括以下步骤：(1)将CaCl2溶液逐滴加入到鼠李糖脂溶液中，搅拌，得到混合溶液；(2)将Na3PO4溶液逐滴加入到步骤(1)的混合溶液中，搅拌，得到改性纳米氯磷灰石。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述CaCl2溶液、所述Na3PO4溶液与所述鼠李糖脂溶液的体积比为1∶1∶2。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述CaCl2溶液中钙离子浓度为26.8mM；所述Na3PO4溶液中磷酸根离子浓度为16.0mM；所述鼠李糖脂溶液中鼠李糖脂浓度为30mg/L～100mg/...

【专利技术属性】
技术研发人员：万佳，曾光明，黄丹莲，胡亮，黄超，薛文静，郑凯旋，赖萃，邓锐，姜丹妮，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43