[发明专利]一种基于改性粘土的重金属复合污染土壤修复药剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于改性粘土的重金属复合污染土壤修复药剂及其制备方法。复合修复药剂中各组分重量比为A 10‑15％、B 30～65％、C 25～60％。本发明提供了一种可用于处理多种重金属复合污染土壤的多组分改性膨润土的普适性复合修复药剂，它以膨润土为模板，运用不同的改性方法制备不同的改性膨润土组分，再根据土壤重金属种类及含量不同调节修复药剂的组分配比；组分A为钠基小粒径膨润土颗粒，针对的重金属污染物种类较广泛；组分B为无机柱撑改性膨润土颗粒，主要对阳离子型重金属污染物的稳定化效果较好；组分C为有机改性的膨润土颗粒，主要对阴离子型重金属污染物的稳定化效果较好。通过三种组分的比例调节，可提高药剂对复杂重金属污染土壤的修复效果。

技术领域：

本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种用于重金属复合污染土壤修复的改性粘土复合材料，即涉及一种基于改性粘土的重金属复合污染土壤修复药剂及其制备方法。

背景技术：

工业三废、农业灌溉、化肥农药的应用、汽车尾气的长期排放等使我国土壤重金属污染现状十分严峻[王向健，郑玉峰，赫东青，重金属污染土壤修复技术现状与展望，环境保护科学，2004，30:48-49]。土壤中的重金属一方面会通过污染食物链或污染大气而危害人畜的健康，引发癌症或慢性疾病等；另一方面可能导致农作物减产或绝收。目前土壤重金属污染治理方法可归纳为物理工程措施、生物措施、改良措施、农业措施四种。每种方法都存在其优缺点：用工程措施来治理重金属污染土壤，具有效果彻底、稳定等优点，但工程量大、治理费用高和易引起土壤肥力减弱[张松柏，重金属污染土壤的修复技术探讨，科学技术，2014，4:50-51]。生物措施实施较简便、投资较少，但治理效率低(如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长)，不能治理重污染土壤(因高耐重金属植物不易寻找)。而加入到修复现场土壤环境中的微生物抗性差、难以很快适应，在土壤环境中的移动性能差，易受污染物毒性效应的抑制。用农业措施来治理重金属污染土壤，具有可与常规农事操作结合起来进行、费用较低、实施较方便等优点，但存在有些方法周期长和效果不显著等缺点[徐龙君，袁智，土壤重金属污染及修复技术，环境科学与管理，2006，31(8):67-69]。

近年来，从化学修复中逐渐分出来的矿物修复，被誉为继物理修复和化学修复尤其是生物修复方法之后的第四类污染治理方法[杭小帅，周健民，王火焰，等，粘土矿物修复重金属污染土壤，环境工程学报，2007，1(9):113-120]。所谓矿物修复是指向重金属污染的土壤中添加天然矿物或改性矿物，利用矿物的特性改变重金属在土壤中存在的形态，以便固定重金属、降低其移动性和毒性，从而抑止其对地表水、地下水和动植物等的危害，最终达到污染治理和生态修复的目的。而矿物修复又以粘土矿物修复最为引人瞩目。常用于修复土壤重金属污染的粘土矿物有:蒙脱石、凹凸棒石、沸石、高岭石、海泡石、蛭石和伊利石等。

粘土矿物的环境重金属修复能力主要来自于其吸附性，按照引起吸附原因的不同可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附等3种。物理吸附是指由粘土矿物与吸附质之间的分子间引力而产生的吸附，由氢键产生的吸附也属于物理吸附。化学吸附是指由粘土矿物与吸附质之间的化学键力而产生的吸附。离子交换吸附是指由于粘土矿物通常带有不饱和电荷，从而在其表面上吸附异号电荷以达到电性平衡，通常这些吸附在粘土表面上的离子可以和介质中的同号离子发生交换，这种交换作用称之为离子交换吸附。粘土矿物之所以可以修复土壤重金属污染，主要是由于粘土矿物在诸多影响因素下可以吸附或交换吸附土壤溶液中的重金属离子，从而固定了土壤中的重金属并降低其有效态，达到治理环境的目的。