CN116618015A - 一种用于治理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种用于治理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)将海泡石进行热处理得到热处理的海泡石；(2)将生物质进行酸处理，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将产物A、铁盐、铈盐、钇盐、铜盐和锰盐超声分散到甲醇中得到溶液B，将二甲基咪唑分散到甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，搅拌，过滤、洗涤、真空干燥得到产物D；(3)将步骤(1)得到热处理的海泡石、步骤(2)得到的产物D和硅藻土机械混合均匀，进行热处理，冷却至室温，得到修复剂。本发明的土壤修复剂能够有效修复土壤中的重金属，去除效果好，去除率高等特点。
Description
技术领域
本发明属于土壤修改技术领域。更具体地，涉及一种用于治理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
生物炭作为一种多孔材料，由于其碳含量高并具有丰富的官能团，而成为一种非常有前景的土壤改良剂。它可以改善土壤结构、提高土壤养分含量，已被证明可在土壤改良培肥中发挥作用。生物炭是在有限的氧气环境，且温度相对较低(<700℃)时，燃烧生物质而产生的。生物炭的性质在很大程度上取决于原料的类型，其碳含量普遍超过50％(来自粪便(44.3％)、污水污泥(39.6％)和造纸污泥(8.15％)的生物炭除外)，有的材料甚至可达70％～80％；同时呈现出一种芳香族碳结构，包括结晶相和非晶相。由于生物炭富有多孔结构和丰富的表面官能团，可以有效降低重金属生物有效性和促进有机污染物降解。合理应用功能生物炭材料，既可以降低污染风险，又能够提高土壤质量，是解决各种环境问题“一举两得”的修复策略，并已开展在工程上的应用。
CN115975646A公开了一种生物炭土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：1)以稻壳为原料，将其干燥粉碎后进行无氧碳化，得到生物炭；2)将生物炭加入到镁盐溶液中进行搅拌，然后水浴加热至70-90℃并加入碳酸盐溶液继续搅拌，冲洗后烘干，得到硅活化生物炭；3)将硅活化生物炭加入到羟基改性溶液中搅拌反应2-5小时，即得生物炭土壤修复剂。本发明通过对生物炭进行硅活化联合羟基改性，实现了对土壤重金属的高效固定，并能通过络合、沉淀等作用有效降低钝化土壤重金属的生物有效性。
CN115960611A公开了一种污染土壤修复剂及其制备方法和应用。本发明提供的污染土壤修复剂的制备方法包括以下步骤：1)以生物质为原料，经研磨、干燥、焙烧，获得生物炭；2)将步骤1)中的生物炭和钙基材料、水混合，搅拌、离心、洗涤、干燥，获得钙基改性生物炭；3)在无氧环境下，将铁系物溶液和羧甲基纤维素溶液混合后形成的混合溶液滴入到还原剂溶液中，搅拌反应，离心、洗涤、干燥、研磨，获得羧甲基纤维素-纳米铁复合材料；4)将上述钙基改性生物炭和上述羧甲基纤维素-纳米铁复合材料混合球磨，获得所述污染土壤修复剂。此制备方法获得的污染土壤修复剂可以同时高效修复土壤氟和铬污染，修复效果稳定。
CN115637150A公开了一种用于镉污染土壤修复治理的铁锰改性生物炭的制备方法，包括：(1)将农作物秸秆粉碎；(2)将秸秆粉末通入氮气厌氧煅烧制得秸秆生物炭，再置于稀硝酸溶液中搅拌静置，用去离子水多次洗净再烘干；(3)将秸秆生物炭加入到铁盐溶液中并间歇超声波处理，再加入锰盐溶液再次在间歇超声波作用下处理，然后水浴加热蒸干，再用正丙醇溶液浸泡清洗并烘干备用；(4)将负载铁锰生物炭材料通入氮气厌氧煅烧；(5)将制备的铁锰改性生物炭置于乙醇溶液中搅拌静置，用去离子水多次洗净后烘干制得。本发明还提供了采用该方法制得的铁锰改性生物炭及其应用方法，适用于轻度和中重度镉污染土壤的修复治理，施用剂量少，操作方便，效果显著。
综上所述，现有的土壤修复剂在固化金属离子等效率低，去除效果仍不能满足实际生产的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种用于治理重金属污染的土壤修复剂及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)将海泡石进行热处理得到热处理的海泡石；(2)将生物质进行酸处理，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将产物A、铁盐、铈盐、钇盐、铜盐和锰盐超声分散到甲醇中得到溶液B，将二甲基咪唑分散到甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，搅拌，过滤、洗涤、真空干燥得到产物D；(3)将步骤(1)得到热处理的海泡石、步骤(2)得到的产物D和硅藻土机械混合均匀，进行热处理，冷却至室温，得到修复剂。本发明的土壤修复剂能够有效修复土壤中的重金属，去除效果好，去除率高等特点。
本发明的目的是提供一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法。
本发明另一目的是提供一种用于治理重金属污染的土壤修复剂。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石进行热处理得到热处理的海泡石；
(2)将生物质进行酸处理，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将产物A、铁盐、铈盐、钇盐、铜盐和锰盐超声分散到甲醇中得到溶液B，将二甲基咪唑分散到甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，搅拌，过滤、洗涤、真空干燥得到产物D；
(3)将步骤(1)得到热处理的海泡石、步骤(2)得到的产物D和硅藻土机械混合均匀，在O2存在下，进行热处理，冷却至室温，得到修复剂。
优选的，在步骤(1)中，所述热处理为在400～500℃下热处理1～5h。
优选的，在步骤(2)中，所述酸处理为用浓度为2-3.0mol/L的硝酸或硫酸处理2～4h。
优选的，在步骤(2)中，所述产物A、铁盐、铈盐、钇盐、铜盐、锰盐和二甲基咪唑的比为：1g：0.15～0.35mmol：0.05～0.15mmol:0.05～0.25mmol:0.02～0.08mmol：5mmol；20～30mmol。
优选的，在步骤(2)中，所述搅拌为室温搅拌6～12h；所述生物质为花生壳或玉米秸秆。
优选的，在步骤(2)中，所述真空干燥为在60～80℃真空干燥8～16h。
优选的，在步骤(2)中，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中的至少一种；所述铈盐为硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中的至少一种；所述钇盐为硝酸钇、氯化钇、醋酸钇中的至少一种；所述铜盐为硝酸铜、氯化铜、醋酸铜中的至少一种；所述锰盐为硝酸锰、氯化锰、醋酸锰中的至少一种。
优选的，在步骤(3)中，所述步骤(1)得到热处理的海泡石、步骤(2)得到的产物D和硅藻土的质量比为1:3～7:1～3。
优选的，在步骤(3)中，所述热处理为在O2浓度为3～7vol％件下，先在150～250℃下热处理3～7h，然后在氧浓度为1～3vol％条件下在500～600℃热处理4～8h。
基于上述所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法制备的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂。
本发明具有以下有益效果：
(1)生物质通过酸处理可以改善生物质表面的活性基团，有利于金属的附着，改善金属的分散性，而且通过原位制备MOF材料，并通过与海泡石、硅藻土复合后，热处理，热处理改善了碳化后的材料的吸附能力。
(2)本发明利用组分之间的相互作用改善了土壤修复剂的重金属的去除能力。
(3)本发明的土壤修复剂具有优异的重金属去除能力，具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
实施例2
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在500℃下热处理1h得到热处理的海泡石；
(2)将玉米秸秆用浓度为3.0mol/L的硫酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.35mmol氯化铁、0.05mmol醋酸铈、0.25mmol硝酸钇、0.02mmol氯化铜和5mmol醋酸锰超声分散到甲醇中得到溶液B，将30mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌12h，过滤、洗涤、在80℃真空干燥8h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、70g步骤(2)得到的产物D和10g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为7vol％件下，先在250℃下热处理3h，然后在氧浓度为3vol％条件下在600℃热处理4h，冷却至室温，得到修复剂。
实施例3
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在400℃下热处理5h得到热处理的海泡石；
(2)将生物质用浓度为2mol/L的硝酸4h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.15mmol醋酸铁、0.15mmol氯化铈、0.05mmol醋酸钇、0.08mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将20mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌6h，过滤、洗涤、在60℃真空干燥16h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、30g步骤(2)得到的产物D和30g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为3vol％件下，先在150℃下热处理7h，然后在氧浓度为1vol％条件下在500℃热处理8h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例1
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.35mmol硝酸铁、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例2
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.35mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例3
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.25mmol氯化铈、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例4
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.25mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例5
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.2mmol醋酸钇和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例6
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.2mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例7
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为5vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例8
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为2vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例9
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，惰性气氛下，先在200℃下热处理5h，在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例10
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的盐酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石、50g步骤(2)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例11
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(2)60g步骤(1)得到的产物D和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例12
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将60g步骤(1)得到热处理的海泡石和20g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例13
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将花生壳用浓度为2.5mol/L的硝酸处理3h，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将1g产物A、0.25mmol硝酸铁、0.1mmol氯化铈、0.15mmol醋酸钇、0.05mmol硝酸铜和5mmol氯化锰超声分散到50mL甲醇中得到溶液B，将25mmol二甲基咪唑分散到50mL甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，室温搅拌10h，过滤、洗涤、在70℃真空干燥12h得到产物D；
(3)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石和70g步骤(2)得到的产物D机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
对比例14
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石在450℃下热处理3h得到热处理的海泡石；
(2)将10g步骤(1)得到热处理的海泡石和70g硅藻土机械混合均匀，在O2浓度为5vol％件下，先在200℃下热处理5h，然后在氧浓度为2vol％条件下在550℃热处理6h，冷却至室温，得到修复剂。
制备污染土壤，经测定，污染土壤样品中Cd、Pb、Cu的实际测定值分别为4.2、256、523mg·kg-1。
称取被污染土壤500g置于500mL烧杯中，每次吸附处理重复3次，将10g实施例1-3以及对比例1-14土壤污染修复剂分别与受污染土壤按上述比例充分混匀后，每个烧杯都用扎过孔的保鲜膜封口，放在室温条件下进行固定化反应，反应过程中每隔5d向烧杯中补充去离子水，以保持土壤含水量在30％左右。
采用TCLP法评估15天和20天后实施例1-3和对比例1-14的土壤修复剂对土壤重金属的固定化效果，具体结果见表1-2，TCLP测定采用中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T300-2007)中的方法，即采用醋酸和氢氧化钠缓冲溶液浸提，浸提过程为：在1.5g土壤中加入30mL的TCLP提取液(固液比1：20)，在30r·min-1的翻转式振荡器上反应18h，然后在2000r.min-1速度下离心20min，过0.45μm滤膜，采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)测定其上清液中重金属浓度。其中上述TCLP提取液的制备方法为：加5.7mL冰醋酸至蒸馏水中，采用1mol·L-1的NaOH和HNO3溶液调节其pH值为4.9，定容至1L备用。
表1实施例1-3与对比例1-14的15天的固定化效果
| Cd去除率(％) | Pd去除率(％) | Cu去除率(％) | |
| 实施例1 | 83.5 | 85.3 | 84.6 |
| 实施例2 | 82.4 | 84.1 | 83.2 |
| 实施例3 | 83.2 | 84.8 | 84.1 |
| 对比例1 | 81.5 | 82.6 | 81.8 |
| 对比例2 | 81.9 | 83.4 | 82.5 |
| 对比例3 | 81.3 | 82.3 | 81.5 |
| 对比例4 | 81.6 | 82.8 | 81.9 |
| 对比例5 | 81.4 | 82.5 | 81.6 |
| 对比例6 | 81.7 | 82.9 | 82.2 |
| 对比例7 | 81.8 | 83.2 | 82.3 |
| 对比例8 | 82.1 | 83.5 | 82.6 |
| 对比例9 | 80.9 | 81.9 | 81.1 |
| 对比例10 | 81.2 | 82.2 | 81.3 |
| 对比例11 | 75.9 | 81.6 | 76.1 |
| 对比例12 | 65.3 | 68.4 | 66.7 |
| 对比例13 | 76.3 | 81.8 | 77.4 |
| 对比例14 | 59.8 | 61.4 | 60.8 |
表2实施例1-3与对比例1-14的20天的固定化效果
| Cd去除率(％) | Pd去除率(％) | Cu去除率(％) | |
| 实施例1 | 91.4 | 95.3 | 92.6 |
| 实施例2 | 90.3 | 94.2 | 91.2 |
| 实施例3 | 90.9 | 94.8 | 91.9 |
| 对比例1 | 89.3 | 93.1 | 90.2 |
| 对比例2 | 89.9 | 93.7 | 90.8 |
| 对比例3 | 88.9 | 92.8 | 89.7 |
| 对比例4 | 89.5 | 93.2 | 90.3 |
| 对比例5 | 89.2 | 92.9 | 89.9 |
| 对比例6 | 89.6 | 93.4 | 90.5 |
| 对比例7 | 89.8 | 93.6 | 90.7 |
| 对比例8 | 90.1 | 93.9 | 90.9 |
| 对比例9 | 88.6 | 92.4 | 89.5 |
| 对比例10 | 88.8 | 92.6 | 89.6 |
| 对比例11 | 82.9 | 85.9 | 84.1 |
| 对比例12 | 73.1 | 74.8 | 74.2 |
| 对比例13 | 83.4 | 87.2 | 84.8 |
| 对比例14 | 69.2 | 71.5 | 70.1 |
由实施例1-3与对比例1-14的对比，可以看出，本申请制备的土壤修复剂，利用组分之间的相互作用，使得本申请的土壤修复剂具有优异的固化效果以及较高的重金属去除效果，本发明的土壤修复剂具有优异的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石进行热处理得到热处理的海泡石；
(2)将生物质进行酸处理，再用去离子水冲洗至溶液中性，并于真空烘箱干燥得到产物A，将产物A、铁盐、铈盐、钇盐、铜盐和锰盐超声分散到甲醇中得到溶液B，将二甲基咪唑分散到甲醇中的溶液C，然后将溶液C添加到溶液B中混合，搅拌，过滤、洗涤、真空干燥得到产物D；
(3)将步骤(1)得到热处理的海泡石、步骤(2)得到的产物D和硅藻土机械混合均匀，在O2存在下，进行热处理，冷却至室温，得到修复剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述热处理为在400～500℃下热处理1～5h。
3.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述酸处理为用浓度为2-3.0mol/L的硝酸或硫酸处理2～4h。
4.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述产物A、铁盐、铈盐、钇盐、铜盐、锰盐和二甲基咪唑的比为：1g：0.15～0.35mmol：0.05～0.15mmol:0.05～0.25mmol:0.02～0.08mmol：5mmol；20～30mmol。
5.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述搅拌为室温搅拌6～12h；所述生物质为花生壳或玉米秸秆。
6.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述真空干燥为在60～80℃真空干燥8～16h。
7.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中的至少一种；所述铈盐为硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中的至少一种；所述钇盐为硝酸钇、氯化钇、醋酸钇中的至少一种；所述铜盐为硝酸铜、氯化铜、醋酸铜中的至少一种；所述锰盐为硝酸锰、氯化锰、醋酸锰中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述步骤(1)得到热处理的海泡石、步骤(2)得到的产物D和硅藻土的质量比为1:3～7:1～3。
9.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述热处理为在O2浓度为3～7vol％件下，先在150～250℃下热处理3～7h，然后在氧浓度为1～3vol％条件下在500～600℃热处理4～8h。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法制备的一种用于治理重金属污染的土壤修复剂。
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- 2023-05-21 CN CN202310571602.1A patent/CN116618015A/zh active Pending
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