[发明专利]一种土壤修复剂及其制备方法

说明书

本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种土壤修复剂及其制备方法。所述土壤修复剂通过纳米零价铁和微米蒙脱石混合后，进行振荡及后续处理得到。所述修复剂颗粒的粒径范围为500nm～74μm，Zeta电势大小范围为‑40～23.5mV，测定波长为240nm；所述土壤修复剂的原料及工艺中使用的物品价格低廉，方便易得，且资源丰富，制备方法简单，极大提高了纳米零价铁的修复效率，可推广应用于土壤修复领域。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种土壤修复剂及其制备方法和应用，更进一步说，涉及一种具有高稳定性和迁移性的土壤修复剂，包含其主要成分、制备方法和应用。

背景技术

纳米零价铁是一种人工纳米材料，具有较高的比表面积和较强的反应活性，因此能快速去除水体和土壤中的有机污染物(卤代有机化合物、药物废物)和无机污染物(Mukherjee等，2015；Peeters等，2015)。但是纳米零价铁用于原位修复污染土壤时，易迅速形成团聚体堵塞在小孔隙中，这极大地降低了纳米零价铁反应的比表面积，限制了其修复能力。另外，纳米零价铁极易被土壤颗粒吸附，因此其在土壤中的扩散范围极其有限(Lenka等2016；Amal等，2018)。有研究表明，纳米零价铁在土壤中只能迁移几英寸到几英尺的距离，很难到达污染点位，故单独使用纳米零价铁并不能满足地下水和土壤原位修复的需要(Cook，2009)。

将纳米零价铁负载到膨润土、活性炭、粘土、纤维素、沸石、碳纳米管等材料上可以很好的解决上述问题。其中，膨润土的主要成分是蒙脱石，蒙脱石是一种2:1型层状粘土矿物，有较高的表面积和阳离子交换能力，带有大量的负电荷，因此可负载纳米零价铁。

晏长成等(2013)提出的制备膨润土负载纳米零价铁的方法是将亚铁溶液滴入膨润土和硼氢化钠的混合液进行制备。本发明提出一种新的制备方法，即先分别制备高纯度的纳米零价铁和蒙脱石溶液，再将纳米零价铁负载于蒙脱石上，形成纳米/微米复合颗粒。经过蒙脱石修饰的纳米零价铁减少了零价铁颗粒的聚集，分散性更强，反应的比表面积更大，这提高了其在土壤和水体中的反应性能，增强了纳米零价铁颗粒的稳定性和流动性。因此它可作为一种新型的土壤修复剂应用于土壤修复领域。

发明内容

针对现有技术中纳米零价铁修复剂存在的迁移性低、易团聚等问题，本发明提出一种新的具有高迁移性、不易团聚的土壤修复剂的制备方法和应用。且本发明提出的方法中涉及到的原材料方便易得，生产成熟、价格低廉，有批量生产的潜力和广阔的发展前景，具体技术方案如下：

一种土壤修复剂，所述土壤修复剂为微米蒙脱石表面负载一单层纳米零价铁颗粒而形成的纳米/微米复合颗粒悬浮液，由铝、铁、氧、碳、硅等元素组成；所述元素的重量分数如下：铝元素为51～53％，铁元素为15～17％，氧元素为14～16％，碳元素为6～8％，硅元素为4～6％；

在上述技术方案的基础上，所述土壤修复剂的Zeta电势范围为-40～23.5mV；

在上述技术方案的基础上，所述纳米/微米复合颗粒的直径为500nm～74μm。

上述土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备纳米零价铁储备液，所述纳米零价铁储备液通过铁的化合物制备而成，制备过程采用晏长成等(2013)提出的方法。

步骤2、制备微米蒙脱石胶体储备液，根据Stokes定律，使用微米蒙脱石利用沉降-虹吸分离法制得。

步骤3、利用步骤1制备的纳米零价铁储备液和步骤2制备的微米蒙脱石胶体储备液，使纳米零价铁储备液中的纳米零价铁颗粒负载于微米蒙脱石颗粒表面。

在上述方案的基础上，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3-1取一定量步骤1所述的纳米零价铁储备液稀释于去离子水中，将溶液pH调为5～6之间(保持酸性环境)；