[发明专利]纳米零价铁修复重金属污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境修复技术领域，尤其涉及一种纳米零价铁修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

近年来随着工业化和城市化的飞速发展，我国受Cd、Pb、Cu、Zn等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占总耕地面积的五分之一，土壤重金属污染已成为不容忽视的突出环境问题。有研究表明土壤中的重金属浓度即使处于较低水平，仍然对大型水生植物、藻类、底栖动物、鱼类和微生物等造成不同程度的危害，甚至会通过食物链富集影响食物安全，间接对人类健康构成威胁。因此，重金属污染土壤的修复亟待解决。

重金属污染土壤修复指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的重金属，使其浓度或毒性风险降低到可接受的水平，满足相应土地利用类型的要求。重金属修复从治理途径上可分为两种，一种是从土壤中去除重金属，使其存留浓度接近或达到土壤重金属背景值或标准。另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性。但是由于土壤环境的复杂性，环境条件的改变会使固定的重金属重新形成毒性较大的溶解重金属，引起二次污染，从而使修复效果失效。因此，利用修复方法一次性去除或减少土壤中的重金属尤为重要。

纳米零价铁因其强大的吸附能力，逐渐成为近年来土壤修复领域较有前景和有效的修复物质之一。但是由于纳米零价铁的高反应性、易被氧化、易团聚等性质会大大降低其吸附能力及其在土壤中的迁移能力。众所周知，纳米零价铁的吸附能力能保证重金属吸附到纳米零价铁表面，其迁移能力能保证被吸附的重金属随纳米零价铁迁移而去除，避免了纳米零价铁和解吸重金属的二次污染。因此，寻求一种稳定剂保证纳米零价铁的稳定性及其在土壤中的迁移能力尤为重要。

近几年，为了拓展纳米零价铁在土壤修复中的应用，做出了许多合成改性方面的工作，但应用于土壤修复效果甚微。如何获得一种有效的土壤修复方法，是本领域急需解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利用纳米零价铁修复重金属污染土壤的方法，该方法能在不破坏土壤原有生态结构的情况下一次性去除或减少土壤中毒性较大的重金属，避免了纳米零价铁和解吸重金属的二次污染；而且该方法处理工艺简单、成本低、处理效果明显。

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米零价铁修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：

S1、将重金属污染土壤填充到玻璃钢柱中，通水至恒重；

S2、将纳米零价铁悬浮液通入到玻璃钢柱中，对所述重金属土壤进行洗脱。

上述的方法，优选的，所述纳米零价铁悬浮液为经羧甲基纤维素钠稳定的纳米零价铁悬浮液。

上述的方法，优选的，所述经羧甲基纤维素钠稳定的纳米零价铁悬浮液中纳米零价铁的浓度为0.5～2.0g/L；羧甲基纤维素钠的质量分数为0.2～0.8wt％。

上述的方法，优选的，所述经羧甲基纤维素钠稳定的纳米零价铁采用以下方法制备得到：

(1)先将羧甲基纤维素钠溶液与FeSO₄溶液充分混合，并通氮气脱氧处理15～20min得到CMC-Fe²⁺螯合物；

(2)将NaBH₄溶液加入到所述CMC-Fe²⁺螯合物中，通氮气脱氧处理15～20min得到经羧甲基纤维素钠稳定的纳米零价铁悬浮液。

上述的方法，优选的，所述(1)步骤中，所述羧甲基纤维素钠溶液浓度为3～12g/L；所述FeSO₄溶液浓度为0.05～0.2M；

和/或，所述(2)步骤中，所述NaBH₄溶液浓度0.1～0.4M；所述FeSO₄溶液与所述NaBH₄溶液体积比为1∶1，摩尔比为1∶2～4。

上述的方法，优选的，所述玻璃钢柱的柱高为10～20cm，内径为1.5～2.0cm，填充高度为7～17cm。

上述的方法，优选的，所述重金属污染土壤填充质量为30～50g。

上述的方法，优选的，所述纳米零价铁悬浮液通入体积为6～10孔隙体积。

上述的方法，优选的，所述纳米零价铁在土壤中的迁移流速为0.0005～0.005cm/s。

与现有技术相比，本发明的优点在于：