[发明专利]纳米硅酸钙复合土壤修复液的制备方法及其土壤污染治理方法

说明书

本发明公开了一种纳米硅酸钙复合土壤修复液的制备方法及其土壤污染治理方法，涉及土壤修复技术领域。本发明通过水解硅酸钠制得硅酸钠溶液，再用纳米固载催化剂催化硅酸钠溶液1‑2h，向硅酸钠溶液中加入氢氧化钙，调节pH值10‑12，反应生成纳米硅酸钙和氢氧化钠的复合溶液，即得复合土壤修复液，将修复液喷洒在待修复的土壤表面。本发明的复合土壤修复液的制备方法，制备简单，成本较低，便于在田间操作，直接对待修复的土壤进行修复，同时修复液中含有氢氧化钠，可以中和土壤的酸性，达到改良土壤酸性的目的。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地说涉及一种纳米硅酸钙复合土壤修复液的制备方法，和一种利用该纳米硅酸钙复合土壤修复液对土壤污染进行治理的方法。

背景技术

随着全球经济的不断发展，土壤重金属污染已成为全球环境质量面临的主要问题，人类活动（矿产开采、金属冶炼、生活废水排放、化肥和农药的使用等）极大的加速了重金属的生物地球化学循环，使环境中的重金属呈不断增加的趋势，加大了重金属对人类健康的危害。当进入环境中的重金属超过其在环境中的容量时，即可导致重金属污染的发生。重金属污染物为持久性污染物，对环境和人体的危害难以消除。重金属具有化学活动性强、迁移性大、毒性持久等特点，在环境中很难降解，其在土壤中的积累、迁移不仅引起土壤的组成、结构、功能变化，还能够抑制作物根系作用和光合作用，致使作物减产甚至绝收，更重要的是重金属通过食物链迁移到人体内，在人体中慢慢积累，引起人体慢性重金属中毒，导致肾脏、肝脏、肺部、骨骼、生殖器官、免疫系统、心血管系统损伤，对人体健康造成极大危害。

目前，土壤重金属修复技术主要分为植物修复、微生物修复、物理化学修复和农业工程修复技术。植物修复是利用植物及其根系微生物对污染土壤进行修复，通过超累积植物（布氏庭芥、半卡马菊等）对土壤中重金属的吸收转移，植物修复可分为植物提取、植物挥发、植物稳定三个类别；微生物修复是指利用天然存在或人工培养的功能微生物群，促进或强化微生物的代谢作用，从而达到降低土壤中有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物的修复机理主要有生物吸附、生物转化及微生物对重金属离子的氧化还原、溶解、甲基化作用；物理化学修复包括电动修复、土壤淋洗等，电动修复技术主要通过在重金属污染土壤两侧施加直流电场形成电场梯度，重金属污染物被带到电极两端，从而达到清洁污染土壤的目的。土壤淋洗是通过使用淋洗液或含有能提高重金属可溶性试剂的溶液来淋洗污染土壤，把土壤固相中的重金属转移至液相中，再用含一定配位体的化合物或阴离子与重金属形成较稳定的络合物或生成沉淀；农业工程修复技术是指利用物理机械的方法，使受污染的表层土壤用未被污染活性土壤覆盖或去除表层受污染土壤后将下层土壤耕作活化的方法。工程修复技术主要有换土、客土、深耕翻土等。

以上的重金属修复技术都有一定的重金属修复效果，但其在实际应用中也各有缺点。植物修复技术的修复用植物种类有限，且其修复速度较慢，积累大量重金属植物的再处理等问题也是限制植物修复技术大规模推广的主要因素；微生物修复技术一般只对单独一种重金属的吸附效果较好，且由于微生物生物体较小，修复的重金属量也较少，因此这也限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用；电动修复技术目前还处于实验研究阶段，且因不同土壤的理化性质不同在实际应用中也存在着一系列的限制因素；土壤淋洗技术操作复杂、价格昂贵；农业工程修复技术需要消耗大量的人力、财力，且对土壤扰动大。

国家知识产权局于2014年12月3日，公开了一件公开号为CN104174645A，名称为“一种利用处理四氯化硅得到的水合硅酸钙修复土壤重金属污染的方法”的发明专利，该发明专利将四氯化硅放入水解槽，按重量比1:20加水，同时加入纳米二氧化钛固载催化片，催化1-3小时，制得硅酸和盐酸的混合液；在容器中按重量比为1:10加入生石灰和水，制得石灰乳液；将硅酸和盐酸混合液与石灰乳液混合反应，pH值控制在7-9，搅拌均匀，反应制得水合硅酸钙沉淀和氯化钙溶液，将其分离，得到水合硅酸钙；再将水合硅酸钙用清水洗涤两次，加清水摇匀，得到水合硅酸钙乳液；最后将水合硅酸钙乳液用水稀释喷洒在含重金属土壤的表面。该发明利用水合硅酸钙多孔性吸附重金属，从而限制重金属在土壤中的迁移，减少农作物的吸收，有效降低污染。