一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土壤修復(fù)領(lǐng)域，涉及一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將秸稈改性，具體工藝包括秸稈洗凈、粉碎、有機酸處理及有機胺處理等。本發(fā)明提出的重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法具有以下優(yōu)點：（1）成本低，原材料來源廣；（2）制備工藝簡單，投入少，適合大規(guī)模的推廣和應(yīng)用；（3）對重金屬離子吸附固定能力強，不對土壤及地下水造成二次污染；（4）能有效增加土壤的肥力（含氮量），是綠色環(huán)保型材料。本發(fā)明制備的土壤修復(fù)材料可用廣泛用于重金屬離子污染土壤的修復(fù)，市場前景廣闊。
【專利說明】一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]土壤修復(fù)是由土壤化學(xué)、土壤生物、植物營養(yǎng)、化學(xué)地理、農(nóng)業(yè)化學(xué)、生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境工程、環(huán)境信息等多分支學(xué)科交叉、綜合、集成發(fā)展而來的。土壤修復(fù)涉及物理學(xué)、化學(xué)、微生物學(xué)、植物學(xué)、水文學(xué)、農(nóng)學(xué)、礦物學(xué)、工程學(xué)、信息學(xué)、計算機及管理學(xué)等科學(xué)。它的形成和發(fā)展與全球范圍土壤污染的普遍性、嚴(yán)峻性和復(fù)雜性不無關(guān)系。土壤是地球上各種人為的和自然的污染物的“匯”，世界上大部分的污染物最終滯留在土壤中，同時也是污染物擴散進(jìn)入相鄰水、氣、生環(huán)境介質(zhì)的“源”，可使地表水、地下水、空氣和生物體污染，進(jìn)而導(dǎo)致人類疾病。
[0003]土壤重金屬污染是指由于人類活動將重金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬含量明顯高于其自然背景含量，并造成生態(tài)破壞和環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。目前，對重金屬污染土壤的處理方式主要有工程措施、化學(xué)改良、農(nóng)藝措施和生物修復(fù)4大類，但是很多處理方式都需要利用有機修復(fù)劑來提高修復(fù)效果。有機修復(fù)劑主要是指含碳、氫的一類化合物，在土壤重金屬污染的修復(fù)中起絡(luò)合、截流、固定重金屬污染物的作用，而部分有機修復(fù)劑對生物還有一定的解毒作用。隨著科技的進(jìn)步和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用于土壤污染修復(fù)的新型制劑不斷增多，在土壤環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮了重要作用。
[0004]有機修復(fù)劑(如乙二胺四乙酸，簡稱EDTA)對土壤修復(fù)的不利作用包括對植物和土壤生物的負(fù)面影響，研究表明，使用螯合劑可能會影響作物的生長，包括葉面的部分壞死、葉子的萎蔫和斷裂、莖部的干裂、蒸騰作用和生物量的降低。生物試驗證明，EDTA的生物毒性較大。使用螯合劑，還會導(dǎo)致土壤中大量元素的流失，以EDTA為例，進(jìn)入土壤的EDTA有68%與目標(biāo)金屬離子結(jié)合，剩下的32%則與其它離子結(jié)合。
[0005]本發(fā)明的創(chuàng)新性在于:(1)不同于傳統(tǒng)有機修復(fù)劑，使土壤中的金屬元素流失或?qū)⒔^大部分微生物殺死，本發(fā)明制備的秸桿修復(fù)材料，將土壤中的金屬元素絡(luò)合、固定在秸桿上，使土壤中的重金屬濃度急劇降低，并保護(hù)土壤中的微生物；由于土壤中秸桿的腐爛降解需要數(shù)年時間，土壤中微生物及其產(chǎn)生的生物聚合物可作為阻塞劑，用于形成大面積不透水的屏障，生物聚合物能與金屬、土壤粒子和其他生物聚合物結(jié)合，形成相互交叉聯(lián)系的滲透網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而包裹住污染物。(2)用有機酸及有機胺處理秸桿，作為土壤修復(fù)材料，不但提高了秸桿對土壤中重金屬離子的吸附、絡(luò)合能力，同時由于有機胺富含氮元素，客觀上增加了土壤的肥力。(3)不同于傳統(tǒng)植物修復(fù)，無需閑置土地；(4)原材料來源廣，生產(chǎn)成本低，有利于相關(guān)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明屬于土壤修復(fù)領(lǐng)域，涉及一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將秸桿改性，具體工藝包括秸桿洗凈、粉碎、有機酸處理及有機胺處理等。本發(fā)明提出的重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法具有以下優(yōu)點:(1)成本低，原材料來源廣；(2)制備工藝簡單，投入少，適合大規(guī)模的推廣和應(yīng)用；(3)對重金屬離子吸附固定能力強，不對土壤及地下水造成二次污染；(4)能有效增加土壤的肥力(含氮量)，是綠色環(huán)保型材料。本發(fā)明制備的土壤修復(fù)材料可用廣泛用于重金屬離子污染土壤的修復(fù)，市場前景廣闊。
[0007]本發(fā)明提出的重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法，其特征在于:
[0008]I)清潔稻桿:將植物稻桿漂洗、烘干；其中植物稻桿為麥稻桿、稻稻桿、玉米稻桿、大豆秸桿之一種；
[0009]2)秸桿粉碎:將清潔后的秸桿干燥，置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒;
[0010]3)有機酸處理:將粉碎后的秸桿與有機酸水溶液混合，加熱至80~120°C，反應(yīng)4~8小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；其中有機酸為丙二酸、丁二酸、草酸、亞氨基二乙酸之一種，有機鹽的質(zhì)量濃度為15~30%，秸桿與有機酸水溶液的料/液比為1/20~1/40 (重量(g)/體積(mL))；
[0011]4)有機胺處理:將有機酸處理的秸桿置于有機胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至60~80°C，反應(yīng)3~6小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料，其中有機胺為二乙胺、三乙胺、丙二胺、丁二胺之一種，有機胺的質(zhì)量濃度為I~5%，秸桿與有機胺水溶液的料/液比為1/10~1/20 (重量(g)/體積(mL))。
[0012]將土壤修復(fù)材料與重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加適量的水，室溫攪拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率。 【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明
[0014]實施例1
[0015]將麥秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的麥秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒；
[0016]將IOg粉碎后的秸桿與200mL濃度為15%的丙二酸水溶液混合，加熱至80°C，反應(yīng)4小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；
[0017]將5g有機酸處理的秸桿置于50mL濃度為1%的二乙胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至60°C，反應(yīng)3小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料。
[0018]將3g 土壤修復(fù)材料與30g重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加IOOmL 7jC,室溫攪拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率為85%。
[0019]實施例2
[0020]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒；
[0021]將IOg粉碎后的秸桿與400mL濃度為30%的丁二酸水溶液混合，加熱至120°C，反應(yīng)8小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；[0022]將5g有機酸處理的秸桿置于IOOmL濃度為5%的三乙胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至80°C，反應(yīng)6小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料。
[0023]將3g 土壤修復(fù)材料與30g重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加IOOmL 7jC,室溫攪拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率為88%。
[0024]實施例3
[0025]將玉米秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的玉米秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒；
[0026]將IOg粉碎后的秸桿與300mL濃度為20%的草酸水溶液混合，加熱至100°C，反應(yīng)6小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；
[0027]將5g有機酸處理的秸桿置于75mL濃度為2.5%的丙二胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至70°C，反應(yīng)5小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料。
[0028]將3g 土壤修復(fù)材料與30g重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加IOOmL 7jC,室溫攪拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率為95%。
[0029]實施例4
[0030]將大豆秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的大豆秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒；
[0031]將IOg粉碎后的秸桿與250mL濃度為25%的亞氨基二乙酸水溶液混合，加熱至90°C，反應(yīng)5小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；
[0032]將5g有機酸處理的秸桿置于75mL濃度為4%的丁二胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至70°C，反應(yīng)4小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料。
[0033]將3g 土壤修復(fù)材料與30g重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加IOOmL 7jC,室溫攪拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率為98%。
[0034]實施例5
[0035]將麥秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的麥秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒；
[0036]將IOg粉碎后的秸桿與300mL濃度為30%的草酸水溶液混合，加熱至100°C，反應(yīng)6小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；
[0037]將5g有機酸處理的秸桿置于SOmL濃度為3%的丁二胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至70°C，反應(yīng)6小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料。
[0038]將3g 土壤修復(fù)材料與30g重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加IOOmL 7jC,室溫攪拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率為94%。
[0039]實施例6
[0040]將玉米秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的玉米秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒；
[0041]將IOg粉碎后的秸桿與300mL濃度為25%的丁二酸水溶液混合，加熱至120°C，反應(yīng)6小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；
[0042]將5g有機酸處理的秸桿置于75mL濃度為5%的丁二胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至80°C，反應(yīng)4小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料。
[0043]將3g 土壤修復(fù)材料與30g重金屬(Pb2+，Cr3+，Cd2+，Hg2+)含量為1%的污染土壤混合，添加IOOmL 7jC,室溫攪 拌3小時，靜置，測試溶液中重金屬離子的含量，計算重金屬離子去除率為91%。
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬污染土壤修復(fù)材料的制備方法，其特征在于: 1)清潔稻桿:將植物稻桿漂洗、烘干；其中植物稻桿為麥稻桿、稻稻桿、玉米稻桿、大S.稻桿之一種； 2)秸桿粉碎:將清潔后的秸桿干燥，置于粉碎機中，粉碎成粒徑為10~20目的顆粒； 3)有機酸處理:將粉碎后的秸桿與有機酸水溶液混合，加熱至80~120°C，反應(yīng)4~8小時，冷卻，過濾，得有機酸處理的秸桿；其中有機酸為丙二酸、丁二酸、草酸、亞氨基二乙酸之一種，有機鹽的質(zhì)量濃度為15~30%，秸桿與有機酸水溶液的料/液比為1/20~1/40(重量(g)/體積(HlL)); 4)有機胺處理:將有機酸處理的秸桿置于有機胺水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為8~10，加熱至60~80°C，反應(yīng)3~6小時，冷卻，過濾，得重金屬污染土壤修復(fù)材料，其中有機胺為二乙胺、三乙胺、丙二胺、丁二胺之一種，有機胺的質(zhì)量濃度為I~5%，秸桿與有機胺水溶液的料/液比為1/10~1/20 (重量( g)/體積(mL))。
【文檔編號】C09K101/00GK103468269SQ201310366731
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】藍(lán)碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司