[发明专利]一种治理重金属污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及受污染土壤处理领域，特别是一种治理重金属污染土壤的方法。

背景技术

镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)是目前被公认的对人体有害的重金属元素，它们通过抑制酶的活性对人体产生毒性作用。由于人类的各种生产活动，对生态环境造成污染的程度日益加剧，其中对土壤的污染已成为不容忽视的一个严峻的问题。农用地毒性重金属元素一般指汞、镉、砷、铬、铅五种，南方以镉毒性危害最大，珠三角水土污染问题突出。这些地区土壤以带可变电荷的低pH值土壤为主，对外来酸性物缓冲能力弱，对重金属固定能力极其有限，有的局部已经饱和，已达到溢出临界。土壤中重金属的活动性颇高，外部环境稍有变化，即会溶出进入土壤溶液，或进入径流污染地下水、地表水，或被植物吸收，进入植物链危害人畜。以镉为例，污染区的背景值普遍偏高，部分污染区稻谷镉含量为清灌区平均值的十余倍，蔬菜更高达几十倍。显然，重金属污染的农用地对百姓健康存在严重的潜在危害。

经研究发现粘土矿物作为吸附剂的原料，具有物美价廉、储量大、易开发的特色，当然，最重要的还是它所具有的特殊的吸附性能。粘土矿物是一类颗粒十分细微（粒径小于0.01毫米）的含水层状硅酸盐矿物，主要包括伊利石族、蛭石族、高岭石族、蒙皂石族、坡缕石族等矿物。粘土矿物具有颗粒细微、带负电荷、比表面积巨大和存在层间域结构等特点，从而具有吸附性、膨胀性、可塑性和离子交换等特殊性能。

粘土矿物对重金属污染物的净化机理，包括粘土矿物的吸附作用和粘土矿物与重金属发生的表面反应两个方面。吸附作用包括表面吸附和离子吸附两类。表面吸附是一种或多种化学物质在表面的富集。粘土矿物具有比表面积大、表面能高、存在层间域等特点，因而具有较高的表面吸附能力，成为优良的吸附剂。粘土矿物的表面上、孔道内和层间域均能发生离子交换吸附。粘土矿物的层间域有大量的负电荷，对重金属离子有较强的离子交换吸附性。但问题是，这类吸附现象被吸附的离子较易解脱，对于受污染土壤治理是不理想的。因此对粘土进行“改性”，选择性吸附剂亦称专性吸附，属于化学吸附：一是重金属离子与粘土矿物表面或断键基因质子的交换吸附；二是重金属离子进入粘土矿物硅氧四面体片的复三方空位或八面体片晶格缺陷中；三是以金属络合物形式的专性吸附；四是以金属氧化物或其他不溶性盐类的形式沉淀。

粘土矿物通常可通过热活化、酸活化、无机柱撑和有机插层等方法对粘土矿物进行改性。以增大粘土矿物表面电荷数和比表面积，扩张结构通道，以及植入专性螯合基因等，以提高其表面的吸附能力和粘土的阳离子交换能力，取得更佳的吸附效果。

现有发明CN102327893A提供一种用于去除重金属污染土壤淋洗液中铅的材料，该材料为铁基膨润土材料，同时提供了该材料的制备方法与应用该材料去除重金属土壤淋洗液中铅的方法。应用该技术，只能去除铅，螯合淋洗剂(EDTA)淋洗液中造成一定量的二次污染。其他治理技术的应用也总体上还存在一定的问题。因此，开发新型高效、低耗的污染土壤重金属治理技术，尤其是着眼于在规模的推广应用具有重要的意义和价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种治理重金属污染土壤的方法。

本发明目的通过以下提技术方案实现：

一种治理重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：

（1）将一块6m×9m干涸的受重金属污染的水田进行破碎，表层0.5-0.6m深的土壤破碎至小于2-3mm的土块后；灌溉至土壤层上的积水层达10-15cm深；加入改性粘土矿物吸附剂，机械搅动20～30分钟，静置6～8小时，去除上清液，固液分离；所述改性粘土矿物吸附剂为蒙脱石粘土改性吸附剂、壳聚糖改性粘土、膨润土改性粘土、磷酸改性凹凸棒土的混合物制成的土壤胶体，PH值为5-8，混合比例为体积比1:2:1:1；机械搅动可以采用耙子实现，可以人工可以电动。

（2）调节步骤（1）固液分离后的土壤使其含水率为8％～12％，随后向调节含水率后的土壤均匀加入磁性纳米材料，磁性纳米材料的投加量为每1kg土壤投加15～55g；机械搅动30～55分钟，静置3～8小时，以磁选的方式收集出土壤中的磁性纳米材料，实现部分重金属与土壤的分离，即固固分离，所述固固分离即吸附了重金属的磁性纳米材料与治理后土壤的分离。