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用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料及其制备方法技术

技术编号:45009805 阅读:3 留言:0更新日期:2025-04-18 16:56
本发明专利技术属于土壤修复材料领域,具体涉及一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料及其制备方法。所述方法包括:1)取原料、碱液、磷化物混合均匀,静置后取上清液,加入酸液调节体系pH值,经过抽滤,得到腐植酸溶液;2)干燥步骤1)静置操作所得固体,加入酸液混合均匀,经过过滤、清洗,加入强酸腐蚀,再次过滤、清洗,经过干燥得到基材;3)取有机原料、乳化剂、溶剂升温,在保持搅拌的同时,加入无环羧酸和腐植酸溶液的混合液,加入引发剂,经过热反应,趁热投入基材混合均匀,经过干燥、研磨得到腐植酸复合修复材料。本发明专利技术腐植酸复合修复材料能够有效地改善土壤结构、品质,有效地提升土壤修复的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤修复材料领域,具体涉及一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料及其制备方法


技术介绍

1、煤化工污染场地的土壤问题主要表现为有机污染、重金属污染,这些污染物通常来源于煤化工生产过程中的废水、固体废弃物等。由于化工生产排放物中毒性和危害性物质成分复杂,浓度高,易渗透至土壤深层,造成土壤的全面污染。化工企业周围的土壤受到化工废水、废气的长期污染,使得周边环境的土壤受到严重影响。由于化工生产过程中排放的废水废气中毒性物质渗透到土壤深层,导致土壤污染范围深达地下水层。由于化工生产过程中长期排放的废水废气中毒性物质积累严重,使土壤污染残余期长。目前,由于农村乡镇企业、农业生产、污水灌溉、化肥农药、农膜等因素的综合作用,土壤污染导致的土壤环境质量和生态功能退化问题已然成为土壤功能退化的主要威胁之一。

2、为了解决这一问题,避免影响土壤理化性质、微生物群落、酶活性,本领域通常采用天然有机物腐植酸进行土壤修复。腐植酸结构多样、官能团多、分子大、分布广泛,具有多种物理化学特性,如溶解性、酸性、离子交换性、络合(螯)性等,可以高效地吸附重金属、有机污染物和放射性污染物等污染土壤。

3、但是现有腐植酸材料分级、组分不清,商业上分为煤基腐植酸和生化腐植酸,其中煤化工将煤基腐植酸分为黄腐酸(富里酸)、棕腐酸和黑腐酸(胡敏素),也分水溶性腐植酸、不溶性腐植酸、大分子和小分子腐植酸等。然而工业对腐植酸改性基础研究不足,甚至直接采用未经活化的风化煤和褐煤进行改性,造成土壤修复应用效果不足,甚至出现反面效果,对腐植酸退化土壤改良、重金属和有机物污染修复等问题无法针对性解决。


技术实现思路

1、基于上述内容,为解决煤化工污染场地土壤污染程度高、污染范围广、污染深度深、污染持续时间长的问题,本专利技术提出了一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料及其制备方法。

2、本专利技术的目的在于:

3、一、能够有效地改善土壤结构、品质;

4、二、能够有效地提升土壤修复的效率。

5、为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案。

6、一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,

7、所述方法包括:

8、1)取原料、碱液、磷化物混合均匀,静置后取上清液,加入酸液调节体系ph值,经过抽滤,得到腐植酸溶液;

9、2)干燥步骤1)静置操作所得固体,加入酸液混合均匀,经过过滤、清洗,加入强酸腐蚀,再次过滤、清洗,经过干燥得到基材;

10、3)取有机原料、乳化剂、溶剂升温,在保持搅拌的同时,加入无环羧酸和腐植酸溶液的混合液,加入引发剂,经过热反应,趁热投入基材混合均匀,经过干燥、研磨得到腐植酸复合修复材料。

11、作为优选,

12、步骤1)所述原料为低品质煤炭;

13、所述低品质煤炭为褐煤和/或风化煤和/或煤炭;

14、所述碱液为0.1~0.5mol/l的naoh水溶液,其用量为5.0~10.0ml/g原料;

15、所述磷化物为焦磷酸钠,其用量为0.05~0.10g/g原料。

16、作为优选,

17、步骤1)所述酸液为0.1~0.5mol/l的hcl水溶液,其用量为1.0~1.5ml/g原料。

18、作为优选,

19、步骤2)所述清洗均是用蒸馏水将产物洗涤至中性;

20、步骤2)所述强酸为35~45wt%的hf水溶液,其用量为5~10ml/g步骤1)所制得的固体。

21、作为优选,

22、步骤3)所述有机原料为丙烯酸丁酯、环己烷;

23、所述丙烯酸丁酯、环己烷质量比为1:(0.2~0.3);

24、所述乳化剂为三硬脂山梨坦,其用量为0.01~0.05g/g有机原料;

25、所述溶剂为丙酮,其用量为15~25ml/g有机原料;

26、步骤3)所述升温过程升温至50~60℃。

27、作为优选,

28、步骤3)所述无环羧酸和腐植酸溶液的混合液中:

29、所述无环羧酸为丙烯酸;

30、所述无环羧酸和腐植酸溶液按照1:(0.5~0.7)的体积比配制并混合均匀。

31、作为优选,

32、步骤3)所述引发剂为过硫酸钾,其用量为0.05~0.1g/g有机原料;

33、步骤3)所述热反应是于80~90℃下,恒温2~5h。

34、作为优选,

35、步骤3)所述基材按照每克有机原料加入0.9~1.1g基材。

36、作为优选,

37、步骤3)所述研磨后过60~100目筛。

38、一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料。

39、煤化工污染场地土壤污染物包括多环芳烃(苯并[a]芘、荧蒽、芘等)、氯代烃(1,2-二氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷等)、有机污染物(氯仿、双(2-氯异丙基)醚等)以及大量重金属污染物,这些污染物对土壤造成了严重的负面影响,而其中,重金属污染物的去除难度尤为巨大、成本尤为高昂。而为修复煤化工污染场地,本专利技术提供了一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料,以及该材料的制备方法。

40、根据本领域技术人员的研究,不溶性腐植酸对土壤重金属有明显钝化修复效应。本专利技术技术方案基于不溶性腐植酸进行改性,原料可从煤化工工厂取得,大大降低了制备成本。本专利技术先通过稀碱液浸出酸液辅助析出得到了富含羰基、羧基、醚氧基等功能性基团的胡敏酸(棕腐酸)、富里酸等,难溶于水、易溶于水的结合态腐植酸络合成易溶于水的腐植酸盐,协同焦磷酸钠,会显著提升腐植酸提取量。经过实验发现采用“naoh溶液溶解、hcl溶液析出”的效果要优于“koh溶液溶解、hno3溶液析出”,考虑到焦磷酸钠等物质阳离子为钠,本专利技术采用naoh溶液进行碱液溶解。hno3溶液具有强的氧化作用,能与官能团反应,将腐植酸大分子降解为小分子,而且由于溶液中富含二价金属离子,本专利技术避免使用硫酸,否则会形成沉淀,降低腐植酸产品纯度。而酸析ph值过高会造成其他杂质溶解,影响腐植酸纯度。

41、腐植酸活性基团能与小分子螯合或与金属离子络合,土壤中溶解性重金属离子与腐植酸发生交换反应,能够降低土壤盐基含量。酸性官能团释放出h+,中和土壤中碱性物质,降低土壤碱度。腐植酸中醛基、羧基等官能团与土壤中的阳离子生成腐植酸盐,形成腐植酸-腐植酸盐相互转化的缓冲系统。然而未经改性的腐植酸组分复杂,对金属离子的络合能力不足,导致大量磷与土壤中铁铝生成沉淀,丧失活性。在碱性土壤里,腐植酸螯合或络合铁、铝的效果不足。为了增强腐植酸对金属离子的络合能力,本专利技术基于去矿化的低品质煤炭进行改性。经过强酸腐蚀,基材孔洞增加,腐植酸基复合材料表面更加复杂粗糙,粒子直径增加,呈现更多的异质表面,提供了大量的吸附孔位,重金属离子更易于吸附在复合材料上。原因在于羟基、羧基、环本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

3.根据权利要求1或2所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

8.根据权利要求1或7所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

9.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

10.一种由权利要求1至9任一方法所制得的用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料。

...

【技术特征摘要】

1.一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

3.根据权利要求1或2所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的一种用于煤化工污染场地的腐植酸复合修复材料的制备方法,其特征在于,

...

【专利技术属性】
技术研发人员:司绍诚贾夏赵永华李志超
申请(专利权)人:长安大学
类型:发明
国别省市:

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