[发明专利]一种用于土壤修复的玻璃态网络的纳米铁粉及制备方法

说明书

本发明涉及土壤修复材料领域，公开了一种用于土壤修复的玻璃态网络的纳米铁粉及制备方法。包括如下制备过程：（1）将纳米铁粉与海藻胶液粘合团粒得到球形颗粒料；（2）将玻璃纤维加入二氧化硅凝胶液中，制得混合凝胶液；（3）按照以下重量份进行混合分散：球形颗粒料70~85份、混合凝胶液15~30份，通过氨液老化并干燥后得到球形的凝胶包覆颗粒；（4）将颗粒在氮气氛围中激光烧结，即得玻璃态凝胶网络的纳米铁粉。本发明制得的纳米铁粉与普通纳米铁粉相比，在用于铬污染土壤修复时，解决了三价铬易对纳米铁粉包围的问题，为纳米铁粉的还原提供了良好的微反应环境，同时避免了泥浆包覆铁粉造成铁粉团聚的不利影响，还原效率高，铬污染土壤修复效果好。

技术领域

本发明涉及土壤修复材料领域，公开了一种用于土壤修复的玻璃态网络的纳米铁粉及制备方法。

背景技术

近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的开采和冶炼、城市垃圾的处理、污水灌概、农药和化肥的不合理施用等人类活动导致大量重金属以各种不同的形式进入土壤，引起环境质量严重恶化。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不可逆转等特点，并可造成土壤肥力下降，农作物产量和品质下降，而且会通过径流和淋洗作用污染地下水和地表水，最终影响人类健康，因此，土壤重金属修复已成为土壤及环境领域的研究热点和难点。

在重金属中，铬在土壤中以三价和六价两种化学形态存在，存在着两种形态的相互转化，六价铬还以阴离子的形式存在，这增加了铬污染土壤修复的复杂性，由于铬污染土壤的修复有其特殊性，土壤对总铬和六价铬的容忍性各不相同，目前尚未见到国内外铬污染土壤治理标准。因此，铬污染土壤修复研究具有重要意义。

目前重金属污染治理的主要途径有两种：一种是将重金属从土壤中去除，如土壤清洗技术。但难度大，成本高，重金属除去不彻底；另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，或变为无毒的金属离子，如通过吸附、螯合，还原等技术。目前主要采用还原法将六价铬还原为三价铬，以降低其毒性。金属纳米铁粉是六价铬良好的还原剂，常用于将六价铬还原为三价铬。因此，研究更加安全高效的铬污染土壤修复技术已是当务之急。

中国发明专利申请号201510038175.6公开了一种六价铬污染土壤及地下水的修复方法，该修复方法包括以下步骤：步骤（1）：桩机就位；步骤（2）：使用搅拌注入设备将负载活性炭粉的酸化膨润土浆液和负载零价铁粉的膨润土浆液，分别独立地注入地下并搅拌；步骤（3）：检测土壤及地下水中六价铬还原效果；步骤（4）：注入膨润土与工业废碱混合浆液；步骤（5）：检验六价铬、三价铬修复效果。该修复方法可使修复药剂与土壤、地下水直接充分接触并发生反应，能够彻底还原土壤及地下水中的六价铬，同时使三价铬形成难溶的稳定化合物，并可减小修复药剂的无益损耗，平衡地层的酸碱度，适用于大面积、多种酸碱度、多种含水率的六价铬污染地层。

中国发明专利申请号201110056525.3公开了一种重金属污染土壤原位修复方法，将亚微米或纳米铁、粉煤灰、含镁制剂和膨润土按照5~25∶40~50∶1~10∶15~50的重量比例均匀混合，得到重金属污染土壤修复药剂；在重金属污染土壤的表面施加1~4cm厚度的重金属污染土壤修复药剂后，将受污染土壤表层20cm厚的土壤与施加的修复药剂通过翻耕的方式混合均匀；经3~6个月，重金属污染土壤中的重金属镉、铬、汞、铅、砷、镍、锌、铜、锰和钒还原成低价固定化的重金属，失去其生物有效性，实现了重金属污染土壤的原位修复，修复后的土壤环境质量满足中国《土壤环境质量标准》(GB-15618-1995)二级标准值的要求。

根据上述，现有方案中用于铬污染土壤修复时，采用纳米铁粉还原技术中，的纳米铁粉极易团聚，与六价铬的还原作用急速降低，而且随着纳米铁粉还原六价铬，还原效率也会降低，整个修复过程复杂，成本高且效果差，本发明提出了一种用于土壤修复的玻璃态网络的纳米铁粉及制备方法，可有效解决上述技术问题。

发明内容