[发明专利]一种吸附分离土壤中重金属离子的材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合材料，该复合材料含有天然黏土矿物、重金属捕集剂、发泡剂、胶凝剂和固化剂。本发明还公开了上述复合材料的制备方法，将天然黏土矿物粉碎提纯、表面活化或改性后，与重金属捕集剂、发泡剂、胶凝剂、固化剂等按比例混合，加入适量水搅拌均匀后置于成型模中压制成型。本发明提供的复合材料能够吸附土壤中重金属并改良土壤营养结构、改善土壤板结，可有效解决土壤中重金属的吸附与回收问题。

技术领域

本发明所属领域为无机矿物材料应用，具体为利用天然黏土矿物制备一种吸附分离土壤中重金属离子污染物、同时可改良土壤的插棒材料的方法。

背景技术

土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，却能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。

当前，世界各国很重视对重金属污染治理方法研究，并开展广泛的研究工作。根据处理方式，处理后土壤位置是否改变，污染土壤治理技术可分为:原位治理和异位治理。异位治理环境风险较低，见效快且系统处理预测性较高，但成本高、对环境扰动大。相对来说，原位治理则更为经济实用，操作简单。

如专利CN201610293140.1提出了一种利用多孔介质颗粒对重金属污染的土壤进行修复的方法，该方法利用多孔介质颗粒作为土壤修复剂，在土壤表层以下一定深度位置加入该土壤修复剂，形成土壤修复剂层，用于吸附来自上层土壤内水分携带来的重金属元素；专利CN201610806867.5发明了一种清除旱地重金属污染的多孔陶瓷球土壤修复剂的制备方法，即将多孔陶瓷球土壤修复剂分布于耕作层中，3年～5年后采用电磁吸附移出多孔陶瓷球土壤修复剂残体。

开发简便易行的重金属污染土壤修复方法仍然是目前土壤环境治理的重要方向。

发明内容

本发明的目的是针对目前现有技术不足的问题，提供了一种全新的利用黏土类矿物制备的复合吸附材料，该材料能吸附土壤中的重金属并改善土壤营养结构，可有效解决土壤中重金属吸附与回收问题。

本发明提供的复合吸附材料，含有天然黏土矿物、重金属捕集剂、发泡剂、胶凝剂和固化剂。

其中，然黏土矿物选自高岭土、蒙脱石、蛭石、云母、海藻石或凹凸棒石以及其中两种或两种以上的混合物。

在一种具体的方案中，天然黏土矿物是经过粉碎提纯的。

在一种具体的方案中，天然黏土矿物是经过表面活化或改性的；

其中，天然黏土矿物是用无机酸、聚丙烯酸钠和/或六偏磷酸钠表面活化的，天然黏土矿物是用烷基胺类、烷基铵盐类或硅烷偶联剂表面改性的。

其中，发泡剂选自碳酸盐、碳酸氢盐、松香树脂、表面活性剂和/或蛋白类发泡剂；重金属捕集剂选自黄原酸酯类和/或二硫代氨基甲酸盐类衍生物；胶凝剂选自铝酸盐、水玻璃、碳酸盐和/或硅酸盐；固化剂选自钠基混凝土密封固化剂、钾基混凝土密封固化剂、锂基混凝土密封固化剂和/或纳米二氧化硅混凝土密封固化剂。

本发明提供的复合材料含水率为10-20％，复合材料中含有天然黏土矿物50-100份、重金属捕集剂5-15份、发泡剂1-5份、胶凝剂1-5份和固化剂1-7份。