一种重金属污染土壤的化学修复方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤的化学修复方法。该方法是将菱镁矿粉与磷矿粉加入到洗衣废水中对重金属污染土壤进行钝化处理，然后再加入以粉煤灰为支撑剂的改性小麦麸皮生物炭和经巯基丙酸改性的改性茶叶渣生物炭混合物进行处理，最后种值超积累植物吸附土壤中的重金属，得到清洁再生的土壤。本发明专利技术通过选择洗衣废水作为土壤pH提高剂和阴离子表面活性剂的提供剂，控制菱镁矿粉与磷矿粉的质量比，调控改性小麦麸皮生物炭和改性茶叶渣生物炭的比例，以及改变生物炭改性过程中的合成条件，可显著提高离子交换及吸附络合性能，进而显著提高对重金属的固化、吸附效果。本发明专利技术所述的重金属污染土壤的化学修复方法具有环境友好性，可促进农业的生态发展。可促进农业的生态发展。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤的化学修复方法


[0001]本专利技术涉及一种重金属污染土壤的化学修复方法，属于土壤重金属污染处理


技术介绍

[0002]随着工业化和城市化的发展，我国面临的土壤安全问题日趋严峻。各种工业废水的排放、畜禽粪便、农业化肥、灌溉用水等均可成为土壤重金属的污染源。重金属在土壤污染过程中具有隐蔽性、长期性、不可降解和不可逆转性的特点，容易造成地下水污染，并通过食物链进入人体损害人体健康。现有技术中对土壤重金属修复基于向污染土壤中添加各类外源固定剂，通过其对重金属的吸附、沉淀、离子交换和氧化还原等作用将重金属固定在土壤中，降低其在环境中的可迁移性和生物可利用性，从而降低对土壤微生物和植物的毒害作用，对大面积重金属污染土壤的修复具有良好的应用前景。
[0003]CN115945511A公开了一种重金属农业土壤修复方法，在翻耕后的污染土壤中加入土壤改良剂、生物质颗粒、禽畜废弃物，可以有效实现对土壤中重金属离子的钝化和固定，改善了土壤肥力，但是单纯利用生物炭的吸附能力而未对其改性，土壤中仍存在重金属离子未被吸附。CN108046955A公开了一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法，通过将尿素、过磷酸钙、氯化钾、石灰、生物炭、粉煤灰研磨后与木醋酸水混合，造粒即得，能够提高土壤pH值，降低土壤中有效重金属含量，同时提高土壤肥力，但是其作用的重金属范围较小，只针对镉具有优异的效果。因此，需要开发一种绿色环保、具有高重金属固定性能、高重金属吸附能力的重金属污染土壤的化学修复方法。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种重金属污染土壤的化学修复方法。
[0005]技术方案：本专利技术的一种重金属污染土壤的化学修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)将重金属污染土壤翻耕，风干，称重；
[0007](2)将菱镁矿粉与磷矿粉加入到洗衣废水中，混合均匀，倒入步骤(1)风干的土壤表面，翻耕，风干，得到经钝化处理的土壤；
[0008](3)去以粉煤灰为支撑剂的改性小麦麸皮生物炭和经巯基丙酸改性的改性茶叶渣生物炭混合均匀，抛洒于经钝化处理的土壤表面，翻耕；
[0009](4)在步骤(3)处理后的土壤中种植超积累植物吸附土壤中的重金属，得到清洁再生的土壤。
[0010]进一步地，步骤(2)中，洗衣废水的pH值为8～10，所述洗衣废水中阴离子表面活性剂的含量为15％～40％。
[0011]进一步地，步骤(2)中，所述菱镁矿粉与磷矿粉的总用量为待处理重金属污染土壤的3～5wt％。
[0012]进一步地，步骤(2)中，所述菱镁矿粉与磷矿粉的质量比为1:0.7～1。
[0013]进一步地，步骤(2)中，所述菱镁矿粉、磷矿粉、洗衣废水的固液比为1:0.7～1:4.3～5g/g/mL
[0014]进一步地，步骤(3)中，所述改性小麦麸皮生物炭与改性茶叶渣生物炭的总用量为待处理重金属污染土壤的20～30wt％。
[0015]进一步地，步骤(3)中，所述改性小麦麸皮生物炭与改性茶叶渣生物炭的质量比为1:0.7～1。
[0016]进一步地，步骤(3)中，所述改性小麦麸皮生物炭的制备包括如下步骤：
[0017]小麦麸皮经粉碎，过筛，得小麦麸皮粉，取得小麦麸皮粉与粉煤灰、磷酸二氢铝胶粘剂混合均匀，经煅烧制得。
[0018]更进一步地，所述过筛为过100目筛。
[0019]更进一步地，所述小麦麸皮粉、粉煤灰与磷酸二氢铝胶粘剂的质量比为1:0.7～1:0.5～0.7。
[0020]更进一步地，所述煅烧的温度为600～800℃，所述煅烧的时间为3～6h。
[0021]进一步地，步骤(3)中，所述改性茶叶渣生物炭的制备包括如下步骤：
[0022]茶叶渣经粉碎，过筛，得茶叶渣粉，取得茶叶渣粉加入无水乙醇浸泡，再加入巯基丙酸浸泡，通氮气恒温条件下水热反应，干燥，磨碎，继续过筛，得到改性茶叶渣生物炭。
[0023]更进一步地，所述过筛为过20目筛。
[0024]更进一步地，所述茶叶渣粉、无水乙醇、巯基丙酸的质量比为1:0.7～1:0.7～1。
[0025]更进一步地，加入无水乙醇浸泡的时间为12～24h。
[0026]更进一步地，所述加入巯基丙酸浸泡的时间为12～24h。
[0027]更进一步地，所述水热反应的温度为300～600℃，所述水热反应的时间为5～10h。
[0028]更进一步地，继续过筛为过60目筛。
[0029]进一步地，步骤(4)中，所述超积累植物为东南景天，种植时间持续1年以上。
[0030]修复机理：
[0031]首先，本专利技术使用洗衣废水降低土壤中氢离子浓度，增加土壤颗粒表面负电荷，促进土壤胶体表面吸附重金属离子并实现了洗衣废水的资源化利用。且菱镁矿粉中的镁离子可与土壤中的重金属离子发生离子交换作用，形成碳酸盐结合态盐类沉淀，实现土壤重金属的钝化效果。而磷矿粉不仅提供营养元素供植物吸收之外，同时释放磷酸根，金属阳离子直接吸附于磷化物表面，与磷酸盐无定型晶格中的阳离子发生置换反应而形成稳定的磷酸盐。两种机理协同作用，增加了对重金属离子的钝化和固定作用，同时提供营养元素促进植物生长，实现对土壤的初步修复作用。
[0032]其次，本专利技术小麦麸皮粉与粉煤灰通过磷酸二氢铝胶粘剂粘合，烧结炭化形成多孔的生物炭结构，有助于重金属离子的吸附。且粉煤灰中的SiO2、Al2O3、CaO、TiO2等作为支撑剂在烧结炭化过程中可防止碳质塌陷，经烧结后形成的多孔特性也可以起到吸附重金属的作用。茶叶渣粉末中的茶多酚富含羟基、酚羟基等含氧官能团，是生物炭上吸附重金属的主要官能团。而经过巯基丙酸改性的茶叶渣粉末，引入的巯基具有强的亲核性，也可与重金属形成稳定的络合物。巯基与重金属形成络合物时，通常以配位键的形式结合在一起，重金属的自由态被消除。巯基中的硫原子和氮原子与重金属中的阳离子结合后，将重金属离子
捕捉在巯基表面的化学键中，从而起到吸附作用。且生物炭中有机物含量高，含有植物生长所需的多种微量元素如氮、磷、钾等能改善土壤性质的有机质。
[0033]最后，植物修复是净化重金属污染土壤最有潜力的原位修复技术之一，因地制宜地选择植物修复材料是植物修复成功实施的关键。本专利技术选择东南景天，其生长迅速，采用东南景天叶片为外植体，可诱导愈合组织并再生完整植株。东南景天是一种镉、铅超积累植物，能将镉、铅等较多地吸收到植株的地上部，有效减轻土壤重金属污染。本专利技术配方种类丰富，有机、无机与生物修复相结合，涵盖了吸附、沉淀、络合、离子交换等多种作用机理，各组分之间形成协同效应。
[0034]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0035](1)本专利技术使用洗衣废水提高土壤的pH值并提供阴离子表面活性剂，可显著提高离子交换及吸附络合性能，菱镁矿粉与磷矿粉的加入进一步显著提高对重金属的固化效果，当其用于土壤中重金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤的化学修复方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将重金属污染土壤翻耕，风干，称重；(2)将菱镁矿粉与磷矿粉加入到洗衣废水中，混合均匀，倒入步骤(1)风干的土壤表面，翻耕，风干，得到经钝化处理的土壤；(3)以粉煤灰为支撑剂的改性小麦麸皮生物炭和经巯基丙酸改性的改性茶叶渣生物炭混合均匀，抛洒于经钝化处理的土壤表面，翻耕；(4)在步骤(3)处理后的土壤中种植超积累植物吸附土壤中的重金属，得到清洁再生的土壤。2.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的化学修复方法，其特征在于，步骤(2)中，洗衣废水的pH值为8～10，所述洗衣废水中阴离子表面活性剂的含量为15％～40％。3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的化学修复方法，其特征在于，步骤(2)中，所述菱镁矿粉与磷矿粉的总用量为待处理重金属污染土壤的3～5wt％。4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的化学修复方法，其特征在于，步骤(2)中，所述菱镁矿粉与磷矿粉的质量比为1:0.7～1，所述菱镁矿粉、磷矿粉、洗衣废水的固液比为1:0.7～1:4.3～5g/g/mL。5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的化学修复方法，其特征在于，步骤(3)中，所述改性小麦麸皮生物炭与改性茶叶渣生物炭的总用量为待处理重金属污染土壤的20～30wt％，所述改性小麦麸皮生物炭与改性茶叶渣生物炭的质量比为1:0.7～1。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一卫，苏子怡，朱敏，周福祥，周钰明，罗秋麟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：