一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，包括以下重量份的组分：多硫化钙1‑10份，硫化钾1‑5份，磷酸氢二钾1‑5份，木质素磺酸钠1‑3份，腐殖酸钾2‑4份，凹凸棒土1‑5份，生石灰1‑3份。本发明专利技术利用化学改性钝化剂和改性天然钝化剂，复合成多元高效铬钝化剂，适合铬复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。

A passivator for remediation of heavy metal chromium in agricultural soil and its preparation

The invention belongs to the technical field of contaminated soil remediation, in particular to a passivator for remediation of heavy metal chromium in agricultural land, which comprises the following components by weight: 1 \u2011 10 parts of calcium polysulfide, 1 \u2011 5 parts of potassium sulfide, 1 \u2011 5 parts of potassium hydrogen phosphate, 1 \u2011 3 parts of sodium lignosulfonate, 2 \u2011 4 parts of potassium humate, 1 \u2011 5 parts of attapulgite and 1 \u2011 3 parts of quicklime. The invention uses chemical modified passivating agent and modified natural passivating agent to compound into multi-element high-efficiency chromium passivating agent, which is suitable for chromium compound stabilization, and can repair heavy metal chromium polluted land into good farmland, and has high practical value and broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂及其制备方法
本专利技术属于污染土壤修复
，尤其涉及一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂及其制备方法。
技术介绍
随着铬盐生产、金属加工、电镀、制革等工业活动的发展，通过含有重金属铬的污染物不规范排放或其他途径，铬不断进入土壤环境中并不断富集。尤其是由于污水灌溉、含铬粉尘的沉降、工业部门排放的废渣等，大量含铬污染物最终会进入土壤环境中，从而改变土壤中的微生物体系，抑制植物生长，并且可通过食物链的富集作用，影响人体健康。土壤中铬主要以Cr(III)和Cr(VI)形式存在，Cr(III)主要以Cr(H2O)63+、Cr(OH)2+、CrO2-形式存在于土壤矿物质中，稳定性强，极易被土壤胶体吸附或形成沉淀；而Cr(VI)活性高、不稳定、极易溶于水，通常以Cr2O72-和CrO42-形式存在于土壤中，对人体、动植物及微生物有较强的毒性，其毒性比Cr(III)大100倍，是国际公认的47种最危险的废物之一。目前有关重金属铬污染土壤的修复方法主要有以下三种：1)物理修复法：包括客土法，热处理，玻璃化技术，电动修复法；2)生物修复法：包括植物修复法，微生物修复法，动物修复法；3)化学修复法：包括淋洗法和化学固化法。化学固化技术是通过加入修复剂与重金属发生反应，使高毒性、高活性的重金属最终以低毒性的形态固定于土壤中。近年来，不少学者致力于修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂的研究，市面上也出现了各类重金属铬钝化剂，然而现有技术中的钝化剂大多为化学合成类钝化剂，长期使用，其在一定程度上改变了原来的土壤结构，造成原土壤肥力破坏，对土壤微生物或植物生长产生抑制，而且还存在二次污染等问题。现有技术中虽然也出现了对天然稳定剂的研究，然而现有技术中的天然稳定剂存在稳定效果差的缺点，难以大范围推广应用。因此，在耕地资源有限的情况下，开发出适合我国土壤壤质的，适合铬复合稳定化的多元高效稳定剂，把重金属污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。
技术实现思路
为克服以上技术问题，本专利技术提供了一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，本专利技术利用化学改性钝化剂和改性天然钝化剂，复合成多元高效铬钝化剂，适合铬复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，包括以下重量份的组分：多硫化钙1-10份，硫化钾1-5份，磷酸氢二钾1-5份，木质素磺酸钠1-3份，腐殖酸钾2-4份，凹凸棒土1-5份，生石灰1-3份。作为优选，所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂包括以下重量份的组分：多硫化钙10份，硫化钾5份，磷酸氢二钾4份，木质素磺酸钠3份，腐殖酸钾3份，凹凸棒土2份，生石灰1份。作为优选，所述凹凸棒土为载铁改性凹凸棒土，制备方法如下：(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/L的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述载铁改性凹凸棒土。作为优选，所述阳离子表面活性剂为氯化十六烷基吡啶。作为优选，所述钝化剂还包括废弃啤酒酵母5-10份、还原铁3-6份、芽孢杆菌5-10份、餐厨垃圾腐殖酸20-30份。作为优选，所述餐厨垃圾腐殖酸由以下方法制备：(1)提油处理：将餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂，分别得到的除油固体垃圾和回收油脂备用；(2)发酵：将步骤1得到的除油固体垃圾粉碎，然后加入发酵菌混合均匀，25-30℃、维持含水量在10％—15％的条件下反应10-15天，低温风干、粉碎。修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将废弃啤酒酵母、还原铁、芽孢杆菌与餐厨垃圾回收油脂混合均匀后造粒、干燥；(2)将凹凸棒土加入水中混合均匀，然后将凹凸棒土溶液均匀地喷附在步骤1所得颗粒表面，干燥备用；(3)将餐厨垃圾腐殖酸加入水中混合均匀得到混合溶液，然后将溶液均匀地喷附在步骤2所得颗粒表面，干燥备用；(4)将硫化钾、磷酸氢二钾、腐殖酸钾、多硫化钙、木质素磺酸钠、生石灰与步骤3所得颗粒混合均匀，即得到所述修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂。有益效果(1)本专利技术提供了一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，本专利技术利用化学改性钝化剂和改性天然钝化剂，复合成多元高效铬钝化剂，适合铬复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。(2)本专利技术所用凹凸棒土为载铁改性凹凸棒土。1)采用凹凸棒土酸化提纯可提高凹凸棒土纯度，改善凹凸棒土吸附性能，盐酸活化过程中表现为：1纤维束间的解聚,主要为非吸附性杂质(如碳酸盐矿物)粒间胶结物的分解；2晶体比表面积的增加使得吸附力大大提高,晶体的比表面积增加；3是H+对八面体阳离子Mg2+，Al3+，Fe3+由边缘至中心的依次置换作用，由于H+与Mg2+，Al3+，Fe3+的离子半径相差太大且结晶化学行为不等使其表面活性增加。2)对凹凸棒土进行表面活化，可以大大提高其对铬的吸附效率。3)对凹凸棒土进行载铁处理，使还原铁被凹凸棒土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬。载铁处理后的凹凸棒土的吸附过程，首先是表面的还原铁将土壤中的六价铬还原为三价铬，然后三价铬与凹凸棒土表面的活性剂进行配位，三价铬被牢牢地固定住。4)最后对凹凸棒土热活化处理，高温煅烧可以显著提高凹凸棒土的吸附性能，因为凹凸棒土在煅烧后，矿物内部纤维间吸附水和结构孔道内沸石水被脱除，因此大大增大了凹凸棒土的比表面积。(3)本专利技术还包括活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、还原铁混合基质，活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、废弃啤酒酵母、芽孢杆菌都属于天然稳定剂，来源较为广泛、加工简单、使用便捷、不会存在二次污染等问题，且具有不可替代的生态安全优势，对土壤扰动较小和土壤结构破坏不大，甚至还能增加土壤肥力等一系列的优点。(4)本专利技术还对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁进行包埋保护处理，废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁具有不稳定性，其活性容易受环境影响而受到破坏，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。(5)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：多硫化钙1-10份，硫化钾1-5份，磷酸氢二钾1-5份，木质素磺酸钠1-3份，腐殖酸钾2-4份，凹凸棒土1-5份，生石灰1-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：多硫化钙1-10份，硫化钾1-5份，磷酸氢二钾1-5份，木质素磺酸钠1-3份，腐殖酸钾2-4份，凹凸棒土1-5份，生石灰1-3份。


2.根据权利要求1所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：多硫化钙10份，硫化钾5份，磷酸氢二钾4份，木质素磺酸钠3份，腐殖酸钾3份，凹凸棒土2份，生石灰1份。


3.根据权利要求1所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于：所述凹凸棒土为载铁改性凹凸棒土。


4.根据权利要求3所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于：所述载铁改性凹凸棒土的制备方法如下：
(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/L的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述载铁改性凹凸棒土。


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【专利技术属性】
技术研发人员：汪一潭，秦丰林，王帘里，
申请(专利权)人：南京迪天高新产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32