一种重金属污染土壤固化稳定剂及在土壤修复中的应用制造技术

本发明专利技术涉及重金属污染治理技术领域，具体为一种重金属污染土壤固化稳定剂及在土壤修复中的应用，包括巯基修饰层状双金属氧化物凝胶、海藻酸、纳米零价铁，所述海藻酸、纳米零价铁负载于所述巯基修饰层状双金属氧化物凝胶上，本发明专利技术所制备的固化稳定剂对于Cr、Hg、Pb等重金属元素都有良好的固定效果，通过将Cr、Hg、Pb等重金属元素固定在固化稳定剂表面，实现了对土壤中重金属元素的固化稳定。对土壤中重金属元素的固化稳定。对土壤中重金属元素的固化稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤固化稳定剂及在土壤修复中的应用


[0001]本专利技术涉及重金属污染治理
，具体为一种重金属污染土壤固化稳定剂及在土壤修复中的应用。

技术介绍

[0002]污染土壤是指受到腐蚀性介质作用，改变了原有物理化学性质的土体。按照污染物类别可以分为重金属污染土和有机物污染土两大类。我国土壤重金属污染来源主要有工业场地搬迁、城市垃圾、污水灌溉、大气中沉降以及废弃物的不当处置等。重金属污染将导致土壤组成、结构和功能发生变化，同时还能抑制作物的根系生长和光合作用使作物减产，此外，重金属还可通过食物链传导转移，最终在人体内富集造成慢性毒害作用，严重危害人体健康。
[0003]重金属污染修复技术较多，主要包括土壤淋洗法、生物修复、阻隔填埋和固化稳定化，其中，固化稳定化技术是指通过强制拌合固化稳定剂与污染土，利用固化稳定剂的物理化学作用，形成低渗透系数的固化体或将污染物转化为稳定形态，进而降低污染物迁移性和溶解度的特性。常见的固化稳定剂包括无机稳定剂如水泥、黏土、沸石等，有机稳定剂如纤维素和木质素等。
[0004]近年来，有研究报道了纳米零价铁对土壤有机和重金属污染有明显的固定、修复效果，但由于纳米零价铁较强磁性和反应活性，导致易发生团聚现象，影响修复效果。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种重金属污染土壤固化稳定剂及在土壤修复中的应用。
[0006]所采用的技术方案如下：一种重金属污染土壤固化稳定剂，包括巯基修饰层状双金属氧化物凝胶、海藻酸、纳米零价铁。
[0007]进一步地，所述海藻酸、纳米零价铁负载于所述巯基修饰层状双金属氧化物凝胶上。
[0008]进一步地，所述重金属污染土壤固化稳定剂的制备方法如下：S1：将可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐溶于乙醇水溶液中，再加入环氧丙烷和聚丙烯酸，充分搅拌后，40
‑
50℃凝胶化，凝胶化完成后老化12
‑
24h，再于乙醇中进行溶剂置换，经干燥、焙烧即可得到层状双金属氧化物凝胶；S2：保护性气体氛围下，将海藻酸溶于水中，再加入氯化铁和乙醇，充分搅拌后，加入层状双金属氧化物凝胶，超声振荡使其均匀分散，再逐滴加入硼氢化钠溶液，继续反应30
‑
60min后过滤、洗涤、干燥得到层状双金属氢氧化物凝胶负载海藻酸
‑
纳米零价铁；S3：将所述层状双金属氧化物凝胶负载海藻酸
‑
纳米零价铁分散于乙醇水溶液中，超声振荡使其均匀分散，用稀盐酸调节体系pH至3.00
‑
4.00，再加入3
‑
巯丙基三甲氧基硅
烷，50
‑
60℃搅拌反应5
‑
10h，过滤、洗涤、干燥即可。
[0009]进一步地，所述可溶性二价金属盐为硝酸钙、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铜或硝酸镁中的任意一种或多种组合；所述可溶性三价金属盐为硝酸钴、硝酸铝或硝酸铁中的任意一种或多种组合。
[0010]进一步地，所述可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐的摩尔比为2：1。
[0011]进一步地，焙烧时先一次升温至350
‑
400℃保温1
‑
2h，再二次升温至600
‑
650℃保温3
‑
5h，最后冷却至室温即可。
[0012]进一步地，所述一次升温的速率为1
‑
5℃/ min，所述二次升温的速率为0.5
‑
2℃/ min。
[0013]进一步地，所述硼氢化钠溶液的浓度为1
‑
5mol/L。
[0014]进一步地，所述3
‑
巯丙基三甲氧基硅烷的用量为所述层状双金属氧化物凝胶负载海藻酸
‑
纳米零价铁质量的10
‑
25%。
[0015]本专利技术还提供了一种上述重金属污染土壤固化稳定剂在土壤修复中的应用。
[0016]本专利技术的有益效果：由于纳米零价铁较强磁性和反应活性，导致易发生团聚现象，难以充分与重金属元素接触，影响修复和稳定效果，而层状双金属氧化物凝胶具有较大的比表面积、发达的孔隙结构及丰富的官能团，作为载体可以降低纳米零价铁的团聚性，而且由于还具有一定的导电性，能够增强纳米零价铁的电子转移能力，从而提高其反应活性，海藻酸有较多的羟基（
‑
OH）、羧基（
‑
COOH）等含氧官能团，与纳米零价铁形成复合物时，可以提供更多的活性位点，吸引更多的金属阳离子形成金属螯合物，从而导致重金属可用性降低，对土壤中重金属达到更强的钝化固定效果，而且海藻酸包裹在纳米级纳米零价铁表面，阻止了纳米零价铁表面高活性位点与周围的介质（溶解氧和水）反应，从而维持其高反应性，提高纳米零价铁的稳定性，层状双金属氧化物凝胶表面的多羟基特性，使其可以通过脱水反应引入巯基改性，增加比表面积，扩大孔径，增多表面基团，更有利于其对重金属元素的吸附固定，本专利技术所制备的固化稳定剂对于Cr、Hg、Pb等重金属元素都有良好的固定效果，通过将Cr、Hg、Pb等重金属元素固定在固化稳定剂表面，实现了对土壤中重金属元素的固化稳定。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例1中所制备固化稳定剂的SEM图。
实施方式
[0018]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
实施例1
[0019]一种重金属污染土壤固化稳定剂，包括巯基修饰层状双金属氧化物凝胶、海藻酸、纳米零价铁，且海藻酸、纳米零价铁负载于巯基修饰层状双金属氧化物凝胶上。
[0020]制备方法如下：将32.8g硝酸钙、21.2g硝酸铝溶于500mL乙醇水溶液中（100mL水，400mL乙醇），再加入125mL环氧丙烷和50mL聚丙烯酸，充分搅拌后，45℃持续搅拌直至出现凝胶，凝胶化完成后静置老化18h，再将凝胶置于其质量0.8倍的乙醇中溶剂置换4h，取出经干燥、焙烧即可得到层状双金属氧化物凝胶，焙烧时先以3℃/ min的速率一次升温至380℃保温2h，再以1℃/ min的速率二次升温至620℃保温5h，最后冷却至室温，氮气保护下，适当加热使0.05g海藻酸溶于100mL水中，再加入4.83g氯化铁和150mL乙醇，充分搅拌后，加入15g经粉碎的层状双金属氧化物凝胶，超声振荡30min使其均匀分散，再逐滴加入75mL浓度为1mol/L硼氢化钠溶液，继续反应50min后过滤、水洗、干燥得到层状双金属氢氧化物凝胶负载海藻酸
‑
纳米零价铁，取10g层状双金属氧化物凝胶负载海藻酸
‑
纳米零价铁分散于乙醇水溶液中（25mL水，75mL乙醇），超声振荡30min使其均匀分散，用0.1mo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固化稳定剂，其特征在于，包括巯基修饰层状双金属氧化物凝胶、海藻酸、纳米零价铁。2.如权利要求1所述的重金属污染土壤固化稳定剂，其特征在于，所述海藻酸、纳米零价铁负载于所述巯基修饰层状双金属氧化物凝胶上。3.如权利要求2所述的重金属污染土壤固化稳定剂，其特征在于，所述重金属污染土壤固化稳定剂的制备方法如下：S1：将可溶性二价金属盐、可溶性三价金属盐溶于乙醇水溶液中，再加入环氧丙烷和聚丙烯酸，充分搅拌后，40
‑
50℃凝胶化，凝胶化完成后老化12
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24h，再于乙醇中进行溶剂置换，经干燥、焙烧即可得到层状双金属氧化物凝胶；S2：保护性气体氛围下，将海藻酸溶于水中，再加入氯化铁和乙醇，充分搅拌后，加入层状双金属氧化物凝胶，超声振荡使其均匀分散，再逐滴加入硼氢化钠溶液，继续反应30
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60min后过滤、洗涤、干燥得到层状双金属氢氧化物凝胶负载海藻酸
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纳米零价铁；S3：将所述层状双金属氧化物凝胶负载海藻酸
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纳米零价铁分散于乙醇水溶液中，超声振荡使其均匀分散，用稀盐酸调节体系pH至3.00
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4.00，再加入3
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巯丙基三甲氧基硅烷，50
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60℃搅拌反应5
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10h，过滤、洗涤、干燥即可。4.如权利要求3所述的重金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：周怡，周霞，陈娟，邓超，尹泉，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：