[发明专利]一种用于重金属铬污染土壤原位修复的单层矿物材料及其离子热辅助合成方法

说明书

本发明涉及一种用于重金属铬污染土壤原位修复的单层矿物材料及其离子热辅助合成方法，所述单层矿物材料为单层MgAl水滑石，由单层纳米片团聚得到，单层纳米片尺寸为10～40nm，厚度为0.6～0.8nm，比表面积为180～230m²/g。本发明提供的S‑MgAl‑LDH材料比表面积大、吸附效果好，能快速吸附Cr(VI)并将其进行固定，吸附效率为83～96.33％，且无有毒物质析出、不产生二次污染，能在短时间内达到土壤修复的目的，对酸、碱性的土壤均有较好的修复效果，因此具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及矿物吸附剂材料和重金属污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于重金属铬污染土壤原位修复的单层矿物材料及其离子热辅助合成方法。

背景技术

随着社会经济与工农业的快速发展，铬作为一种典型的重金属元素被广泛应用于冶金、制革、电镀、印染、油漆、防腐、军工、饲料添加剂等行业，由此导致大量铬及其化合物进入土壤并使其遭受了严重污染。全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率达到了16.1％，其中无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％，铬作为主要无机污染物之一，其点位超标率为1.1％。据统计，我国存在镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染问题的耕地面积多达2000万公顷，约占全国总耕地面积的1/5，每年因土壤重金属污染问题而减产粮食约1000 万吨。土壤重金属污染治理成为我国亟待解决的环境问题之一。

目前，重金属污染土壤的修复原理包括采用各种技术来清除污染土壤中的重金属元素或者降低其活性和有效态组分，以达到修复土壤的目的。铬作为土壤重金属污染中最典型的一个元素，通常以Cr(III)和Cr(VI)两种稳定价态存在，对其进行治理修复的途径有两种：一种是改变铬离子的存在形态，将毒性高、迁移能力强的Cr(VI)还原为毒性小、稳定性较强的Cr(III)，以达到修复的目的；另一种是将铬直接从土壤中去除，使铬的留存浓度接近或达到土壤的背景值。基于这两种修复途径，铬污染土壤的修复技术主要有物理修复法、生物修复法、化学修复法等。其中，物理修复法主要有电动力学修复技术等，该技术虽可实现土壤中铬的分离，但是工程量大，造价高，且对土壤有一定要求，应用具有一定的局限性。化学修复法典型的有化学淋洗技术、化学还原技术等，化学淋洗技术通过淋洗污染土壤，使含六价铬的淋洗水进入地下水，再将含六价铬的地下水抽到地表进行处理，该方法虽然处理效果明显，但修复成本高、工程量大；化学还原技术是利用化学还原剂将污染物还原成难溶态，从而降低污染物的迁移性和生物可利用性，达到修复污染土壤的目的，该技术虽然修复时间短，效果好，但是药耗大、成本高，且大量化学药剂的使用，还会引起二次污染。生物修复法常利用植物、动物以及微生物吸收土壤中重金属，达到土壤修复的目的，该技术虽然实施较简单，成本低，但对环境的要求较高，且治理周期长、生物量小、效果不显著，不能治理重污染土壤。鉴于我国土壤铬污染的严重性，亟待开发一种经济、高效、实用的治理技术。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中的不足，提出一种对Cr(VI)吸附高效、低成本且环境友好型的单层矿物材料S-MgAl-LDH(单层MgAl水滑石)。

本发明的目的之二在于，提供上述S-MgAl-LDH的制备方法，该方法能高效地制备出单层纳米片型的LDH，并且操作简单，成本较低。

本发明的目的之三在于，提供上述S-MgAl-LDH在重金属铬污染土壤原位修复中的应用，以解决传统处理方法处理效率低、周期长、工程复杂等问题。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：