CN109852393A

CN109852393A - 一种保水型重金属污染土壤修复颗粒的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN109852393A
Application number: CN201910010122.1A
Authority: CN
Inventors: 朱琦; 张贺; 邢子鹏
Original assignee: Heilongjiang University
Current assignee: Heilongjiang University
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明提供一种保水型重金属污染土壤修复颗粒的制备方法及其应用。本发明可解决赤泥用于原位修复重金属土壤常见的问题，即赤泥用于重金属污染土壤原位修复时会使土壤pH的短期迅速上升，存在碱液过剩而一定程度上破坏土壤理性环境的风险。并且此修复颗粒还具有一定的吸水、保水性，也可为土壤储存一定量的水分。通过实验证实，将此修复颗粒施入重金属土壤中既有较好的去除效果，又对土壤理性环境和微生物、动植物生长繁殖不会有影响。

Description

一种保水型重金属污染土壤修复颗粒的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及土壤重金属修复领域，一种保水型重金属污染土壤修复颗粒的制备方法及其应用。

背景技术

土壤重金属污染一直是社会各界最关注的问题之一。在土壤中，重金属具有残留时间长、毒性大、隐藏性强等特点，并且土壤中的重金属还可通过食物链和迁移到地下水等方式进行传递，直接或者间接的对人类的健康甚至于生命安全产生严重负面影响。重金属污染土壤的治理一直是众多国内外环境工作人员和学者关注的焦点，并对此难点课题进行努力的探索。

赤泥是工业提取氧化铝后形成废渣，根据赤泥的性质可将其废物资源化作为一种土壤重金属修复材料，即可减少赤泥废渣堆积对土壤的损害，又可钝化重金属污染土壤。但直接将赤泥施入土壤后会短期释放大量的碱液，可能造成碱液过剩，存在一定程度上影响土壤中动植物生长的风险。

发明内容

针对赤泥用于重金属污染土壤原位修复的不足，本发明提供了一种保水型重金属污染土壤修复颗粒。该修复颗粒是用羟基磷灰石树脂包裹于煅烧形成的赤泥颗粒的外层而形成的一种复合土壤修复颗粒。这种复合颗粒具有互益的核壳结构，即羟基磷灰石树脂外壳可缓释赤泥所释放的碱液，防止赤泥施入后土壤可能出现的碱液过剩对土壤环境造成的风险：另一方面，赤泥所释放的碱液又可为外壳中的羟基磷灰石提供适宜于去除重金属的碱性环境，增加了羟基磷灰石对土壤重金属的去除量；此修复颗粒还有一定的吸水、保水性，可为土壤储存一定量的水分。通过实验证实，将此修复颗粒施入重金属土壤中既有较好的钝化效果，又对土壤理性环境和微生物、动植物生长繁殖不存在有害影响。

1.一种保水型重金属污染土壤修复颗粒,其特征在于，包括以下质量份数：赤泥35~52份、丙烯酸5~15份、氢氧化钠5~12份，羟基磷灰石15~32份、过硫酸铵4~5份、N、N´-亚甲基双丙烯酰胺1~2份。

2.一种保水型重金属污染土壤修复颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）赤泥颗粒的制备：取35~52份赤泥与适量水混合，过筛后手工造成球形颗粒，颗粒粒径保持在0.9~1.3mm，赤泥颗粒放入马弗炉中煅烧后备用；

（2）羟基磷灰石树脂溶液的制备：在搅拌条件下，将5~12份氢氧化钠溶液加到5~15份丙烯酸中，冷却至室温。随后将15~32份羟基磷灰石，4~5份过硫酸铵、1~2份N、N´-亚甲基双丙烯酰胺和10mL蒸馏水依次加入到溶液中。最后，在搅拌器搅拌的情况下，烧瓶放入水浴锅中水浴，缓慢加热到70℃，并在此温度保持反应3h；

（3）复合颗粒的制备：将35~52份煅烧后的赤泥颗粒浸渍在步骤（2）的羟基磷灰石树脂溶液中10~20min，捞出干燥后得复合修复颗粒。

具体实施方式

实施例1

一种保水型重金属污染土壤修复颗粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）赤泥颗粒的制备：赤泥颗粒的制备：取40份赤泥与适量水混合，过筛后手工造成球形颗粒，颗粒粒径保持在1.1~1.3mm，赤泥颗粒放入马弗炉中煅烧后备用，其煅烧的条件为升温速率为2℃/min，在温度为800℃的条件下煅烧1h；

（2）羟基磷灰石树脂溶液的制备：在搅拌条件下，将8份氢氧化钠溶液加到10份丙烯酸中，使丙烯酸的中和度为80%，冷却至室温。随后将20份羟基磷灰石，4份过硫酸铵、1份N、N´-亚甲基双丙烯酰胺和10mL蒸馏水依次加入到溶液中。最后，在搅拌器搅拌的情况下，烧瓶放入水浴锅中水浴，缓慢加热到70℃，并在此温度保持反应3h；

（3）复合颗粒的制备：将40份煅烧后的赤泥颗粒浸渍在步骤（2）的羟基磷灰石树脂溶液中20min，捞出在50℃的温度下干燥6h后得复合修复颗粒。

实施效果

1.复合颗粒的修复效果

将实例1中制备的复合颗粒以质量比为1%的投加量与500g污染土壤中，编号为R₁，同时设置相同投加量的赤泥原料（R₂）、赤泥颗粒（R₃）以及无修复剂的污染土壤（R₀）,每组中加入200mL去离子水，测试30天时各组的参数且与最初污染土壤（CK₀）的参数进行对比。

试验结果见表1

表1

利用实例1制备的修复复合颗粒修复30天后的土壤中，有效态Pb含量降低了74.53%，有效态Cd含量降低了72.41%，相较于赤泥原料和赤泥颗粒具有较好的修复效果；实例1制备的修复复合颗粒施入30天后的土壤pH上升了17.5%，相较于赤泥原料和赤泥颗粒的pH上升较小；土壤有机质相较于赤泥原料与赤泥颗粒影响较小；实例1制备的修复复合颗粒施入30天后，土壤含水量仍为35%，约为赤泥原料和赤泥颗粒组土壤的1.75倍。

不同复合颗粒投加量的修复效果

将实例1中制备的复合颗粒以0%、1%、2%、3%、4%、5%的质量比与500g污染土壤中，编号为R₀、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅，每组中加入200mL去离子水，测试30天时各组的参数且与最初污染土壤（CK₀）的参数进行对比。

试验结果见表2

表2

利用实例1制备的修复复合颗粒以0%、1%、2%、3%、4%、5%的质量比混合土壤中修复30天后，发现随着质量比的增加，其有效态Pb含量与有效态Cd含量降低量也增加，有效态Pb含量分别减低了74.53%、76.90%、79.39%、82.79%、85.54，有效态Cd含量分别减低了72.41%、77.58%、79.31%、82.76%、86.21%，具有较好的修复效果；实例1制备的修复复合颗粒施入30天后的土壤pH会随着质量比的增加而上升，当质量比为5%时最大，pH为8.7；土壤有机质随着质量比的增加而减少，但减少幅度不大；实例1制备的修复复合颗粒施入30天后，土壤含水量随质量比的增加而增加，当质量比为5%时最大，含水率约为37.2%。

Claims

（1）羟基磷灰石树脂溶液的制备：在搅拌条件下，将5~12份氢氧化钠溶液加到5~15份丙烯酸中，达到一定的丙烯酸中和度，冷却至室温，随后将15~32羟基磷灰石，4~5份过硫酸铵、1~2份N、N´-亚甲基双丙烯酰胺和10mL蒸馏水依次加入到溶液中，最后，在搅拌器搅拌的情况下，烧瓶放入水浴锅中水浴，缓慢加热到70℃，并在此温度保持反应3h；

（2）复合颗粒的制备：将35~52份煅烧后的赤泥颗粒浸渍在步骤（1）的羟基磷灰石树脂溶液中10~20min，捞出干燥后得复合修复颗粒。

3.权利要求2所述的羟基磷灰石树脂溶液的制备中，氢氧化钠与丙烯酸混合，使丙烯酸中和度为75%~85%。

4.权利要求2所述的复合修复颗粒的制备中，赤泥颗粒在羟基磷灰石树脂溶液中浸渍后在50℃的温度下干燥6h。