一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法技术

本发明专利技术涉及土壤污染处理技术领域，本发明专利技术提供一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向所述淋洗液中加入KOH和纳米多孔材料进行吸附处理，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；3)脱附：向所述滤渣内加入KCl和0.01mol/L的酸性溶液，振荡高速旋转进行脱附处理，得到处理后的纳米多孔材料。本发明专利技术将土壤淋洗和纳米多孔材料吸附重金属相结合达到治理污染土壤的目的，纳米多孔材料具有比表面积大和孔体积大、具有大量活性基团等特点，对重金属铅、镉具有优异的吸附性能。

A Method of Using Nanoporous Materials to Control Soil Metal Pollution

The invention relates to the technical field of soil pollution treatment, and provides a method of using nanoporous materials to treat soil metal pollution, including the following steps: 1) leaching: using water as leaching solution, flowing through contaminated soil under the action of gravity or external force, and collecting leaching solution by using extraction wells; 2) adsorption: adding KOH and nanoporous materials to the leaching solution for adsorption. Reasonably, after the adsorption equilibrium is reached, the filtrate and the filter residue are filtered, and the filtrate can continue to be reused as the eluent in step 1. 3) Desorption: adding KCl and 0.01mol/L acidic solution to the filter residue, desorbing treatment is carried out by oscillating high-speed rotation, and the treated nanoporous material is obtained. The invention combines soil leaching with adsorption of heavy metals by nanoporous materials to control polluted soil. The nanoporous materials have the characteristics of large specific surface area, large pore volume, large number of active groups, and excellent adsorption performance for heavy metals such as lead and cadmium.

【技术实现步骤摘要】
一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法
本专利技术涉及土壤污染处理
，特别是涉及一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法。
技术介绍
土壤污染是指土壤中包含的危害成分过多以及过量，超过了土壤自身的净化能力，从而引起土壤物理以及化学结构的变化，植物吸收土壤中的有害成分，通过土壤—水—植物—人体的传播途径，危害人类的健康。其特点为：1、累积性，污染物质在土壤中难以扩散迁移，易积累超标；2、不可逆转性，被重金属污染的土壤需要100-200年时间才能恢复；3、难治理，积累在土壤中的难降解污染物很难通过稀释和降解来消除。日益严重的突然污染，不仅影响作物的生长发育及其产品的数量和质量，而且通过食物链影响人体健康，因此，治理土壤污染刻不容缓。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，该利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法能够缓解土壤重金属对作物毒害作用，提高作物产量和品质。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向所述淋洗液中加入KOH和纳米多孔材料进行吸附处理，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；3)脱附：向所述滤渣内加入KCl和0.01mol/L的酸性溶液，振荡高速旋转进行脱附处理，得到处理后的纳米多孔材料。KCl的作用在于进行离子交换，从而使纳米多孔材料能够进行重复利用优选地，所述纳米多孔材料的粒径为0.1-50μm，其孔容为0.1-15ml/g，其孔径为2-50nm，其孔隙率为40-80％。优选地，所述纳米多孔材料包括碳纳米管、活性炭纤维和碳分子筛的任意一种或多种。更优选地，所述纳米多孔材料由活性炭纤维和碳分子筛按照重量比(4-7)：(14-17)组合而成。优选地，在步骤2)中，所述吸附处理的温度为40-55℃。优选地，在步骤2)中，加入所述KOH的重量与所述淋洗液的重量比例为1-2kg/吨。优选地，在步骤2)中，加入所述纳米多孔材料的重量与所述淋洗液的重量比例为5-40kg/吨。优选地，在步骤3)中，所述振荡高速旋转的转速为180-200rpm。优选地，在步骤3)中，所述酸性溶液为盐酸水溶液。优选地，在步骤3)中，添加所述KCl的重量与所述滤渣的重量比例为(0.1-0.8)：(3-8)。优选地，在步骤3)中，添加所述酸性溶液的体积与所述滤渣的重量比例为L：kg＝(1-15)：(3-8)。综上所述，本专利技术提供一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，本专利技术的有益效果为：纳米多孔材料因具有高比表面积，高孔隙率，可调控的孔径和表面性能，在催化剂载体、超级电容器，催化剂和吸附剂等领域具有广泛应用。本研究的目的在于，将土壤淋洗和纳米多孔材料吸附重金属相结合达到治理污染土壤的目的。纳米多孔材料具有比表面积大和孔体积大、具有大量活性基团等特点，对重金属铅、镉具有优异的吸附性能，符合新型材料的环保型、功能性及经济性的内在要求。纳米多孔材料具有改良砂质土壤结构、提高其孔隙度和持水保肥能力，增加黏质土壤通透性，延缓肥料流失、提高肥料利用率，同时，纳米多孔材料表面具有大量含氧官能团，具有较强亲水性和离子交换能力，既能降低植物吸收重金属量，缓解土壤重金属对作物毒害作用，提高作物产量和品质。本专利技术选用纳米多孔材料作为吸附剂，不仅能降低土壤重金属的含量，同时由于纳米多孔材料表面含有大量的含氧官能团，具有很强的亲水性，因而具有持水保肥能力，参与植物循环代谢，提高肥料的利用率。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。实施例1一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向所述淋洗液中加入KOH和碳纳米管进行吸附处理，吸附处理的温度为50℃，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；其中，加入KOH的重量与淋洗液的重量比例为1.2kg/吨，碳纳米管的加料量与淋洗液的重量比例为20kg/吨，碳纳米管的孔容为2ml/g，其孔径为10nm，其孔隙率为50％。经测试，碳纳米管对铅、镉的吸附率分别达到10.25％和14.76％。3)脱附：向滤渣内加入KCl和0.01mol/L的盐酸水溶液，在室温下采用振荡高速旋转进行脱附处理，振荡高速旋转的转速为200rpm，得到处理后的碳纳米管。其中，添加KCl的重量与滤渣的重量比例为0.2：5；添加酸性溶液的体积与滤渣的重量比例为L：kg＝2：5。实施例2一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向所述淋洗液中加入KOH和活性炭纤维进行吸附处理，吸附处理的温度为50℃，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；其中，加入KOH的重量与淋洗液的重量比例为1.4kg/吨，所述活性炭纤维的加料量与淋洗液的重量比例为17kg/吨，活性炭纤维的粒径为25μm，其孔容为5ml/g，其孔径为12nm，其孔隙率为57％。经测试，活性炭纤维对铅、镉的吸附率分别达到12.14％和15.78％。3)脱附：向滤渣内加入KCl和0.01mol/L的盐酸水溶液，在室温下采用振荡高速旋转进行脱附处理，振荡高速旋转的转速为200rpm，得到处理后的活性炭纤维。其中，添加KCl的重量与滤渣的重量比例为0.4：6；添加酸性溶液的体积与滤渣的重量比例为L：kg＝2.5：6。实施例3一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向淋洗液中加入KOH和碳分子筛进行吸附处理，吸附处理的温度为50℃，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；其中，加入KOH的重量与淋洗液的重量比例为1.4kg/吨，碳分子筛的加料量与淋洗液的重量比例为20kg/吨，碳分子筛的粒径为20μm，其孔容为2ml/g，其孔径为10nm，其孔隙率为50％。经测试，碳分子筛对铅、镉的吸附率分别达到12.75％和16.87％。3)脱附：向滤渣内加入KCl和0.01mol/L的盐酸水溶液，在室温下采用振荡高速旋转进行脱附处理，振荡高速旋转的转速为200rpm，得到处理后的碳分子筛。其中，添加KCl的重量与滤渣的重量比例为0.6：7；添加酸性溶液的体积与滤渣的重量比例为L：kg＝3.2：7。实施例4一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向淋洗液中加入KOH、活性炭纤维和碳分子筛进行吸附处理，吸附处理的温度为50℃，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向所述淋洗液中加入KOH和纳米多孔材料进行吸附处理，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；3)脱附：向所述滤渣内加入KCl和0.01mol/L的酸性溶液，振荡高速旋转进行脱附处理，得到处理后的纳米多孔材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)淋洗：以水作为淋洗液，在重力或外力的作用下流过污染土壤，并利用抽提井收集淋洗液；2)吸附：向所述淋洗液中加入KOH和纳米多孔材料进行吸附处理，待吸附达到平衡后，过滤，得到滤液和滤渣，所述滤液可继续作为步骤1)中淋洗液重复使用；3)脱附：向所述滤渣内加入KCl和0.01mol/L的酸性溶液，振荡高速旋转进行脱附处理，得到处理后的纳米多孔材料。2.如权利要求1所述的利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，其特征在于，所述纳米多孔材料的粒径为0.1-50μm，其孔容为0.1-15ml/g，其孔径为2-50nm，其孔隙率为40-80％。3.如权利要求1所述的利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，其特征在于，所述纳米多孔材料包括碳纳米管、活性炭纤维和碳分子筛的任意一种或多种。4.如权利要求1所述的利用纳米多孔材料治理土壤金属污染的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述吸附处理的温度为40-55℃。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉之，
申请(专利权)人：王汉之，
类型：发明
国别省市：上海,31