[发明专利]一种修复铅镉污染土壤固定剂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复领域，涉及一种用于土壤铅镉固定剂及其制备和在土壤修复中的应用。

背景技术

我国矿产资源丰富，金属矿物的开采已经对部分地区的土壤造成了严重的污染，由于土地受到污染，多地区的水稻中的重金属含量超标严重，其中镉、铅已经受到了社会广泛的关注。

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。污染土壤的修复技术研究成为当今环境保护工程科学和技术研究的重点，目前常用的污染土壤修复方法有土壤淋洗技术、电动修复技术、电热修复技术、土壤固化技术，其中土壤固化技术是通过加入修复剂对重金属沉淀、吸附达到减少土壤中重金属的生物有效态的目的，但是这种方法容易引起二次污染。

实验发现磷酸盐对铅、镉有很好的沉淀作用，但是磷酸盐的大量添加，容易引起水体的富营养化，以及土壤酸化。因此，亟需开发一种固定效果好、持效性强、对土壤性质影响较小的修复剂。

发明内容

本发明目的是提供一种新型的土壤修复固定剂及其制备和应用方法，该固定剂对土壤中生物活性高的铅、镉进行吸附、固定，同时不对土壤的性质造成恶劣的影响，避免二次污染的发生。

一种修复铅镉污染土壤固定剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚乙烯醇在水中加热至不低于80℃，搅拌溶解；

(2)将磷酸二氢钙粉末撒入步骤(1)所述溶液中，充分搅拌均匀；

(3)将碳酸氢钠加入到步骤(2)所述的溶液中；

(4)将海藻酸钠粉末均匀而缓慢的撒入步骤(3)所述溶液中，继续加热搅拌，温度保持在80℃以上，混合液搅拌至少10分钟后冷却；

(5)配制一定量的饱和硼酸溶液，加入一定量氯化钙粉末，用氢氧化钠调节pH值6.5～7.0，制成交联液；

(6)将步骤(4)所述溶液滴入步骤(5)所述交联液中，静置形成小球；

(7)将步骤(6)所述小球冲洗干净，烘干。

步骤(1)中聚乙烯醇的用量为50-100g/L；优选50-60g/L。

步骤(2)中磷酸二氢钙用量为1-10g/L；优选6-10g/L。

步骤(3)的碳酸氢钠用量为2-10g/L；优选4-6g/L。

步骤(4)的海藻酸钠用量为10-30g/L；优选20-30g/L。

步骤(5)中氯化钙的浓度为10～20g/L。

步骤(6)中步骤(4)所述溶液滴入过量的交联液中，优选用量比例范围小于1:5。

步骤(6)中静置12-24h。

一种修复铅镉污染土壤固定剂，是由所述的方法制备而成的。

所述的修复铅镉污染土壤固定剂的应用方法，铅、镉污染土壤加入所述的固定剂，再加入水，质量比范围为土壤：固定剂：水＝100：(0.5-5)：(100-300)；优选比例100:4:200，搅拌至均匀，处理时间7天。

本发明是通过将聚乙烯醇、海藻酸钠、磷酸二氢钙、碳酸氢钠制成一种可以对土壤中的铅镉起到良好固定作用的小球颗粒，其特点是无毒害、可以生物降解；由于小球的密度较小，缓慢释放有效成分，维持长久的固定效果；固定剂中含有大量的羧基、羟基、磷酸根，能使铅、镉从易于被生物体吸收的生物有效态向低活性形态转移，同时固定剂中的磷酸盐不直接作用于土壤以及水体，大部分被固定在固定剂体内，对环境影响小。

本发明具有如下优势：

1.本发明所述固定剂的主要生产原料有海藻酸钠，含有大量的羧基、羟基基团，对铅、镉有良好的固定作用。海藻酸钠来源于海洋生物，成本低廉，其溶液在氯化钙溶液中交联，形成多孔小球，具有较大比表面积，是一种良好的载体。

2.本发明所述固定剂的主要生产原料还含有聚乙烯醇，其含有大量的羟基基团，与海藻酸钠共同交联形成固定剂后，使得固定剂的机械性能有很大的提高，不易破碎。

3.本发明所述小球固定剂是用磷酸二氢钙、海藻酸钠、聚乙烯醇三种材料制作而成，其特点在于铅、镉接触固定剂后，被海藻酸钠吸附，然后进一步与固定剂中的磷酸根紧密结合，形成难以被植物吸收的沉淀。固定过程中存在吸附与沉淀两个过程，不同于单纯的吸附剂，又不同于单纯的沉淀剂。磷酸二氢钙包裹在小球内部，经缓慢释放与铅、镉作用，维持长久的固定效果。