一种土壤重金属钝化药剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种土壤重金属钝化药剂及其制备方法和应用，该钝化药剂，包括改性膨润土、鸟粪石、硅肥、磷酸二氢钙、羟基磷灰石和氧化钙；改性膨润土制备过程中依次采用十二烷基硫酸钠溶液、磷酸溶液对钙基膨润土进行改性，然后再采用微波进行改性，制得。该土壤重金属钝化剂可同时对土壤中的Zn、Cd、Pb和Cu四种重金属进行钝化，使得上述金属的生物有效态明显下降；同时，该钝化剂具有保水性和丰富的营养，可作为肥料，提高土壤的肥力，该土壤钝化药剂可有效解决现有的钝化剂存在的仅为单一重金属钝化剂，无法实现对多种重金属同时进行钝化以及钝化剂无法促进作物生长的问题。以及钝化剂无法促进作物生长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤重金属钝化药剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于重金属污染修复
，具体涉及一种土壤重金属钝化药剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]土壤重金属污染以Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等重金属最为常见，土壤重金属污染呈现复合污染特征，由于重金属污染来源的伴生特点，常存在多种重金属同时污染的情况，如与铅锌工业相关的重金属污染通常呈现Zn、Cd、Pb、Cu多种重金属复合污染的特点。
[0003]土壤重金属污染修复技术通常包括物理修复、化学修复和生物修复技术，其中化学钝化修复技术是目前较为常用的一种土壤重金属修复技术。钝化修复技术是指使用钝化药剂对重金属进行稳定化，降低土壤中重金属活性，从而减少重金属植物利用水平和溶出性的重金属污染原位修复技术。钝化剂作为化学钝化修复添加物，因其价格低廉、来源广泛、效果显著、易于操作，近年来应用广泛。常用的钝化剂包括无机钝化剂、有机钝化剂和无机
‑
有机复合型钝化剂三大类，包括磷酸盐、磷矿粉、羟基磷灰石等含磷药剂，石灰、石灰石等碱性药剂，高岭石类、蒙脱石类等黏土矿物，钢渣、赤泥等固体废物，生物炭、有机肥等有机药剂，碳纳米管等新型钝化药剂以及由多种药剂配合而成的复合钝化药剂。
[0004]刘磊以硅肥、海泡石、生物有机肥、磷矿粉为钝化剂，研究其对土壤中Cd的钝化效果，研究表明钝化剂施入后土壤中可交换态Cd含量均下降。王宇霞等采用废石、牡蛎壳、鸡蛋壳、硅藻土和聚丙烯酰胺作为钝化剂，研究其对污染土壤青菜生长影响，研究表明，加入钝化剂后，重金属提取态Cu、Zn、Pb、Ni和Cd均降低。吕高明等研究了膨润土和磷酸二氢钙改良对土壤中Pb、Cd、Zn的钝化效果，研究表明，膨润土均降低了交换态Pb、Cd、Zn含量；磷酸二氢钙能降低交换态Pb、Cd含量，但使交换态Zn含量增加，不利于Zn的固定。Tao Zhou等制备了一种新型土壤修复剂，即复合水凝胶，用于污染土壤处理中，污染土壤中Cd、Cu、Pb、Zn的可氧化态比例增加，残渣态增加，提高了土壤肥力，包括有机质含量、阳离子交换能力和N、P含量，减弱了生物毒性。
[0005]目前，钝化修复药剂及修复技术主要用于单一重金属的钝化修复，这与重金属污染土壤的复合污染特征并不相符。多种重金属复合污染土壤的修复一直是土壤钝化修复
的难题，传统钝化修复存在对重金属复合污染土壤协同钝化效果差，不适用于高浓度重金属污染土壤，常对农作物生长产生不利影响等问题，研制不影响作物生长的多种重金属高浓度复合污染土壤钝化剂已成为钝化修复研究的新趋势。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种土壤重金属钝化药剂及其制备方法和应用，该土壤重金属钝化剂可同时对土壤中的Zn、Cd、Pb和Cu四种重金属进行钝化，使得上述金属的生物有效态明显下降；同时，该钝化剂具有保水性和丰富的营养，可作为肥料，提高土壤的肥力，该土壤钝化剂可有效解决现有的钝化剂存在的仅为单一重金属钝化
剂，无法实现对多种重金属同时进行钝化以及钝化剂无法促进作物生长的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种土壤重金属钝化药剂，包括改性膨润土、鸟粪石、硅肥、磷酸二氢钙、羟基磷灰石和氧化钙；
[0009]改性膨润土采用以下方式制备：
[0010](1)向钙基膨润土原矿粉中添加十二烷基硫酸钠溶液，于保温条件下搅拌，静置后烘干，得改性膨润土前驱体一；
[0011](2)向改性膨润土前驱体一中添加磷酸溶液，于保温条件下搅拌，静置后烘干，得改性膨润土前驱体二；
[0012](3)采用微波对改性膨润土前驱体二进行改性，制得。
[0013]进一步地，包括改性膨润土2
‑
4份、鸟粪石1
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3份、硅肥0.5
‑
1.5份、磷酸二氢钙0.5
‑
1.5份、羟基磷灰石0.5
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1.5份和氧化钙1
‑
3份。
[0014]进一步地，步骤(1)中改性膨润土的粒径为180
‑
220目。
[0015]进一步地，步骤(1)中钙基膨润土原矿粉的粒径为180
‑
220目，十二烷基硫酸钠溶液的质量浓度为2
‑
3％，钙基膨润土原矿粉与十二烷基硫酸钠溶液的固液比为1g:8
‑
12ml；于45
‑
55℃保温条件下搅拌130
‑
180min，静置20
‑
30h后过滤，并将滤过物于70
‑
90℃条件下烘干，研磨至180
‑
200目，制得改性膨润土前驱体一。
[0016]进一步地，步骤(2)中磷酸溶液的质量浓度为0.8
‑
1.2％，改性膨润土前驱体一与磷酸溶液的固液比为1g:8
‑
12ml；于80
‑
90℃保温条件下搅拌100
‑
140min，静置20
‑
30h后过滤，并将滤过物于70
‑
90℃条件下烘干，研磨至180
‑
200目，制得改性膨润土前驱体二。
[0017]进一步地，步骤(3)中微波改性过程参数为：微波功率370
‑
400W，微波时间15
‑
25min。
[0018]上述的土壤重金属钝化药剂在协同钝化重金属Zn、Cd、Pb和Cu中的应用。
[0019]上述的土壤重金属钝化药剂的使用方法，包括以下步骤：将土壤重金属钝化药剂添加至重金属污染土壤中，向其中加水，搅拌至稀泥状，静置15天以上，即可。
[0020]进一步地，土壤重金属钝化药剂在重金属污染土壤中的质量占比为1
‑
5％。
[0021]本专利技术所产生的有益效果为：
[0022](1)本专利技术中的土壤重金属钝化剂可同时对Zn、Cd、Pb和Cu四种重金属进行钝化，有效降低土壤中上述重金属的生物有效态；且本专利技术中的钝化剂的钝化效果主要基于改性膨润土而实现，膨润土具有价格低廉、来源广泛、改性方法简单的优点，可有效降低钝化药剂的的生产成本。
[0023](2)本专利技术中的钝化药剂具有保水的特性，同时其含有丰富的营养元素，在实现重金属钝化的同时可以作为肥料，提高土壤的肥力，促进植物生长。
附图说明
[0024]图1为Zn、Cd、Pb、Cu有效态削减率统计图；
[0025]图2为膨润土改性前后XRD图谱；
[0026]图3为不同改性方法膨润土微观形貌图；
[0027]图4为改性膨润土(编号：30，YJ
‑
S
‑
WB)微观元素分布情况图；
[0028]图5为改性膨润土与重金属复合污染土壤混合后的微观元素分布图；
[0029]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属钝化药剂，其特征在于，包括改性膨润土、鸟粪石、硅肥、磷酸二氢钙、羟基磷灰石和氧化钙；所述改性膨润土采用以下方式制备：(1)向钙基膨润土原矿粉中添加十二烷基硫酸钠溶液，于保温条件下搅拌，静置后烘干，得改性膨润土前驱体一；(2)向改性膨润土前驱体一中添加磷酸溶液，于保温条件下搅拌，静置后烘干，得改性膨润土前驱体二；(3)采用微波对改性膨润土前驱体二进行改性，制得。2.如权利要求1所述的土壤重金属钝化药剂，其特征在于，包括改性膨润土2
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4份、鸟粪石1
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3份、硅肥0.5
‑
1.5份、磷酸二氢钙0.5
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1.5份、羟基磷灰石0.5
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1.5份和氧化钙1
‑
3份。3.如权利要求1所述的土壤重金属钝化药剂，其特征在于，步骤(1)中改性膨润土的粒径为180
‑
220目。4.如权利要求1所述的土壤重金属钝化药剂，其特征在于，步骤(1)中钙基膨润土原矿粉的粒径为180
‑
220目，十二烷基硫酸钠溶液的质量浓度为2
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3％，钙基膨润土原矿粉与十二烷基硫酸钠溶液的固液比为1g:8
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12ml；于45
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55℃保温条件下搅拌130
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180min，静置20
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30h后过滤，并将滤过物于7...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄祥，雍毅，周籽言，陶逸倩，韩雨岐，薛嘉，
申请(专利权)人：四川省生态环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：