[发明专利]一种抗微生物污染的土壤重金属吸附材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗微生物污染的土壤重金属吸附材料及其制备方法，该土壤重金属吸附材料包括球状颗粒，所述球状颗粒的表面包覆有纳米二氧化硅膜层，所述球状颗粒的组分包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、膨润土、壳聚糖、硅藻土、玉米芯细粉。本发明的技术方案的土壤重金属吸附材料吸附稳定，解吸率小，在具有更好的吸附效果的情况下，还能防止微生物吸附寄生，而且所采用的材料易回收和再生，更加环保，可用于水体和土壤的重金属污染治理。

技术领域

本发明属于环保治理技术领域，尤其涉及一种抗微生物污染的土壤重金属吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，人类向土壤中排放的大量废弃物，导致土地受到严重的污染，特别是土壤中的重金属含量升高，砷、汞、铅、镉、铬、铜、锌、镍、锰、钴、硒、钒、锑、铊、钼等重金属离子在土壤中沉积积累，对土壤造成了严重的破坏，对生态环境带来了严重的威胁。土壤中的重金属污染会进入农作物里，降低农产品的质量，并最终流入人类身体中，危害身体健康。

重金属通过工业污染源排放、废旧电池的污染、以及城市化的问题等途径进入水体环境，导致水生生态系统的重金属浓度有了相当大程度的增加。我国水体重金属污染问题已经比较突出。长江、珠江等主要流域，重金属超标断面的污染程度均为超V类；鄱阳湖饶河段水中Pb超过地表水的Ⅲ类标准；武汉市内湖泊水中Hg的含量多数明显高于郊区湖泊水；太湖底泥中Cu、Pb、Cd含量均处于轻度污染水平；大宝山矿区水体受以Cu、Zn、Cd、Pb为主的多金属复合污染，综合污染指数为2.23～18.11，超标现象较严重。重金属的毒性和生物累积性，使其引发的污染成为一个严重的问题。一直以来，对水体重金属污染的特征、危害和治理技术的研究都是热门的课题。

目前重金属污染治理技术有以下几种：沉淀和絮凝、电化学方法、生物修复法、物理化学吸附法、磁性吸附。沉淀和絮凝过程会消耗大量的酸碱试剂，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理。电化学可从废水中回收较高纯度的重金属，但此法一定程度上也受到电解质消耗、电流密度小、处理能力有限和能耗大的限制，一般来说，对于含重金属和贵重金属离子的污水，如果水量不大，用电化学方法处理，是比较有效和经济的。生物修复法处理周期长，费用高，目前水生物主要用作环境重金属污染的指示生物，用于污染治理的不多。磁性吸附是一种处于研究中的新型吸附方法，兼具分离与回收的优点，但是制作成本高，未能具备使用价值。吸附法操作较为简易、低能耗且处理浓度范围宽。对原始废水，先用吸附法修复和回收重金属，再结合其它方法处理以达到排放要求，是比较好的选择。

目前用于重金属吸附的材料有海藻酸钠、明胶、膨润土、壳聚糖、阳离子交换树脂、羧甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇、硅藻土、菌渣、秸秆等物质，这些材料制成的重金属吸附剂在土壤中使用时会出现被土中的细菌藻类等微生物吸附寄生的现象，从而堵塞重金属离子进入吸附剂的通道，降低吸附效率。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种抗微生物污染的土壤重金属吸附材料及其制备方法，该吸附材料高效、稳定，且易回收和再生，可用于水体和土壤的重金属污染治理。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种抗微生物污染的土壤重金属吸附材料，其包括球状颗粒，所述球状颗粒的表面包覆有纳米二氧化硅膜层，所述球状颗粒的组分包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、膨润土、壳聚糖、硅藻土、玉米芯细粉。

采用此技术方案，该纳米二氧化硅膜层因为纳米颗粒的物理特性和二氧化硅本身的亲水性、荷负电性，防止了微生物寄生在吸附材料上，同时二氧化硅的亲水性可以保证水中的金属离子被吸附至材料内部。本土壤重金属吸附材料吸附重金属离子的方式以离子交换为主，另组分含少量的羟基和氨基吸附，材料对重金属离子的吸附稳定，解吸率小。

进一步的，所述纳米二氧化硅膜层的厚度为20-50nm，纳米二氧化硅膜层的粒径为15-25nm。