[发明专利]坡缕石基重金属钝化材料的热改性制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保材料及其制备技术领域，特别是一种坡缕石基重金属钝化材料的热改性制备方法。

背景技术

随着人口快速增长、工业生产规模不断扩大、城镇化的快速发展、农业生产大量施用化肥农药以及污水灌溉等问题频发，使得许多有害物质进入土壤系统。土壤重金属污染会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或分解产物在土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”或“土壤→水→人体”间接被人体吸收，危害人体健康。目前，土壤重金属污染治理和修复主要从两方面着手：①活化作用增加重金属的溶解性和迁移性，去除重金属；②钝化作用改变重金属在土壤中的存在形态，降低重金属的迁移性和生物有效性。原位钝化修复是指向污染土壤施加一种或多种改良剂，如粘土矿物、有机物料和活性炭等，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其在土壤中的迁移性和生物有效性，以达到修复污染土壤的目的。但现有坡缕石基重金属钝化材料仅是粉碎、混合，并简单改性处理后直接投放使用，坡缕石实际使用效果有限，为了达到土壤污染修复目的需要不断加大坡缕石用量，导致坡缕石的浪费和消耗量加大。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种利用率高、改性效果突出的坡缕石基重金属钝化材料的热改性制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种坡缕石基重金属钝化材料的热改性制备方法，包含如下步骤：

A、自然晒干

坡缕石矿石在日光下晾晒3-7天，防止雨水浸湿坡缕石；

B、破碎过筛

将坡缕石矿石破碎成坡缕石粘土，坡缕石粘土过筛，过滤筛孔15-20目；

C、焙烧改性

坡缕石粘土进行焙烧，温度150-450℃焙烧1-4小时，自然冷却制得成品。

所述步骤C中温度300-400℃焙烧1-2.5小时。

所述步骤C中温度400℃焙烧1小时。

所述步骤C中焙烧改性为两段焙烧，第一段焙烧40分钟由室温升至400℃，第二段焙烧20分钟保持温度400℃。

本发明的有益效果为：

1、一种坡缕石基重金属钝化材料的热改性制备方法，包含如下步骤：自然晒干、破碎过筛、焙烧改性，其中坡缕石矿石在日光下晾晒3-7天，不采用加热烘干的方式并防止雨水浸湿坡缕石；先经过日光晾晒后进行破碎过筛，有效保证坡缕石矿石内的化学物质稳定。此外通过日光晾晒控制矿石表面湿度便于后续破碎。

2、天然坡缕石的比表面积较大，晶体表面含活性中心和Si-OH基，可以发生物理吸附和化学吸附，因此天然坡缕石本身就是很好的吸附剂，可以吸附溶液中的有机物和金属离子。但天然坡缕石除含有晶体机构，还含有许多的结晶水和酸易溶物质，因此为了更好地发挥坡缕石的吸附性能，通常对坡缕石进行热处理或酸处理，以打通坡缕石的内部通道，暴露出更多的内表面和活性基团。天然坡缕石原土的比表面积为140～210m²/g，高温焙烧可使其孔道内表面发生变化，本发明通过对坡缕石粘土进行焙烧，温度150-450℃焙烧1-4小时。比表面积可提高到300m²/g以上，其吸附能力亦可大幅度提升。

3、通过图1可以看出，温度150-450℃焙烧1-4小时，不同焙烧时间在最优焙烧温度400℃下矿石酸溶态含量出现明显变动，容易造成不同批次产品性能不同的现象。通过分段式高温焙烧，第一段焙烧40分钟由室温升至400℃，第二段焙烧20分钟保持温度400℃，通过时间和温度保持进而有效控制矿石酸溶态含量，选用临泽县开采的坡缕石矿石进行分段式高温焙烧近测试，测试结果表明分段式高温焙烧技术可以控制坡缕石矿石的酸溶态含量低于80 mg/kg。

综上所述，我国坡缕石土资源利用水平低、使用范围、产品开发的多样化和系列化程度不够，通过本发明的发明可以有效控制成品质量，坡缕石成品用量精准化，有助于廉价矿土资源后续的深度开发和利用。

附图说明

图1为本发明的不同焙烧时间对坡缕石矿石的酸溶态含量影响示意图；

图2为本发明的不同焙烧温度对坡缕石矿石的酸溶态含量影响示意图。

具体实施方式

一种坡缕石基重金属钝化材料的热改性制备方法，包含如下步骤：

A、自然晒干

坡缕石矿石在日光下晾晒3-7天，防止雨水浸湿坡缕石；

B、破碎过筛

将坡缕石矿石破碎成坡缕石粘土，坡缕石粘土过筛，过滤筛孔15-20目；

C、焙烧改性