[发明专利]一种重金属铬污染土壤修复材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种重金属铬污染土壤修复材料的制备及应用。生物炭颗粒的制备：1）将农业废弃物洗净、干燥，破碎，得到物质A；2）将物质A置于保护气氛下脱氧炭化，炭化后的产物磨碎、过筛即可。负载型纳米零价铁颗粒的制备：1)将亚铁盐制成溶液；2)向上述溶液中加入生物炭颗粒，混匀；3)将还原剂溶于溶剂，保护气氛下，加入上步体系中，搅拌，充分反应，分离出纳米零价铁，洗涤、干燥、研磨即可。负载型纳米零价铁颗粒在原位修复铬污染土壤中的应用。重金属铬污染土壤的原位修复方法，将负载型纳米零价铁颗粒投加于土壤中，混匀，加去氧水，进行修复。本发明制备的修复材料修复铬污染土壤，效率高，且能改善土壤结构，提高土壤肥力。

技术领域

本发明涉及一种重金属铬污染土壤修复材料的制备及应用。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，但目前我国土壤受重金属污染现象十分严重，据统计，我国受到重金属镉、砷、铅、铬、汞等污染的耕地约占总耕地面积的1/5；根据国家环保部和国土资源部2014年4月17日公布的《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤总超标率为16.1%，其中铬污染物点位超标率为1.5%。由于重金属具有富集性、高毒性及难降解性，其对生态环境及人体健康造成了极大的威胁，土壤中重金属的修复迫在眉睫。

随着铬盐生产、金属加工、电镀、制革等工业活动的发展，通过含有重金属铬的污染物不规范排放或其他途径，铬不断进入大气、水体与土壤环境中并不断富集。尤其是由于污水灌溉、含铬粉尘的沉降、工业部门排放的废渣等，大量含铬污染物最终会进入土壤环境中，从而改变土壤中的微生物体系，抑制植物生长，并且可通过食物链的富集作用，影响人体健康。土壤中铬主要以Cr(III) 和Cr(VI)形式存在，Cr(III)主要以Cr（H₂O)₆³⁺、Cr(OH)²⁺、CrO₂^-形式存在于土壤矿物质中，稳定性强，极易被土壤胶体吸附或形成沉淀；而Cr(VI)活性高、不稳定、极易溶于水，通常以 Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在于土壤中，对人体、动植物及微生物有较强的毒性，其毒性比Cr(III)大100倍，是国际公认的47种最危险的废物之一。

目前有关重金属铬污染土壤的修复技术有很多，主要是化学修复法、电动修复法、植物修复法及微生物修复法等。这几种修复方法各有优缺点，由于化学修复法操作方便、治理快速，近年来成为重金属铬污染土壤修复的研究热点。铬污染土壤的化学修复技术是通过加入修复剂与铬发生反应，从而使得高毒性、高活性的Cr(VI)最终以低毒、低流动性的Cr(III)固定于土壤中。近年来，纳米零价铁由于其粒径小、比表面积大、表面活性高、还原能力强等优点，已广泛应用在土壤中重金属铬污染的修复中，并且已经取得了显著进展，但也存在着许多具有挑战性的难题，例如由于纳米零价铁颗粒具有磁性，易团聚成较大的颗粒，材料的流动性能及稳定性能差，原位修复时会降低材料对铬的修复效果；用纳米零价铁修复铬污染的土壤，修复过程中会改变土壤结构，且释放部分铁离子会引起二次污染，不利于土壤的再利用及植物的再生长。

为解决纳米零价铁修复铬污染土壤时存在的以上问题，提出了负载型纳米零价铁技术，即用生物炭颗粒作为负载材料，制备出一种负载型纳米零价铁用于土壤中铬污染的修复，同时提高其在土壤中的稳定性及流动性，降低铁离子析出带来二次污染的风险，优化土壤结构、改善土壤特性、提高土壤肥力等。

因此本发明选择重金属铬为研究对象，采用负载型纳米零价铁颗粒修复重金属铬污染的土壤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属铬污染土壤修复材料的制备及应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种生物炭颗粒的制备方法，步骤为：

1）将农业废弃物洗净、干燥，破碎，得到物质A；