[发明专利]一种漂浮材料及基于漂浮材料的重金属污染土壤的修复方法和应用

说明书

本发明公开了一种漂浮材料，所述漂浮材料由弱酸处理后的生物质原料，负载纳米羟基磷灰石，再经烘干、热解制得，所述漂浮材料的比表面积为322.16～370.46m²/g，平均孔径为6～9nm。本发明还公开了漂浮材料在修复镉污染土壤的应用，同时本发明还公开了一种基于漂浮材料的重金属污染土壤的修复方法及应用，包括在重金属污染土壤中，投加所述漂浮材料，灌水、翻耕，使得耕作层土壤与漂浮材料充分混合均匀，老化，使漂浮材料充分富集土壤中的重金属；向田间加入灌溉水，使得漂浮材料浮于水面，然后回收漂浮材料，排除上层泥水混合物。本发明中的漂浮材料具有可漂浮和高富集重金属的能力，同时能改良土壤。

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤修复领域，尤其涉及一种漂浮材料及基于漂浮材料的重金属污染土壤的修复方法和应用。

背景技术

我国人多地少，土壤污染主要以重金属污染为主，其中90%的土壤均为中、轻度污染。因此，为了保障土壤资源的安全持续利用，亟需开发经济高效的镉污染土壤修复方法，最终快速实现在中、轻度镉污染土壤上安全生产粮食。

现今针对轻、中度镉污染土壤修复技术可分为农业调控、物理修复、化学修复及生物修复方法，从原理上又可分为钝化法和减量法。而钝化法能快速的改变土壤中重金属的形态，降低其生物有效性，但钝化法的重金属是否会再释放出来再次污染仍是专家学者们担忧的问题，而减量法中采用植物提取为主，修复周期过长。

羟基磷灰石(HAP)对Cd有良好的吸附效果，但纳米羟基磷灰石容易团聚，会抑制材料的吸附效果。一种生物炭-羟基磷灰石纳米复合材料的制备方法（公开号：CN106732357A），以水稻秸秆为炭化原材料，负载纳米羟基磷灰石，用于吸附铅-铜-锌混合溶液。该发明与现有技术相比具有如下优势：该发明以纳米羟基磷灰石为中心物质，水稻秸秆通过缺氧高温碳化，制成用于吸附重金属铅-铜-锌混合溶液的生物炭-羟基磷灰石纳米复合材料。该专利适用于含有铅-铜-锌的水体污染的治理。但该种材料不适合用于土壤重金属的治理，因为水稻秸秆作为对镉有特异性吸附的作用，往往植物体内富集了过量的镉，如果重新投加到土壤中容易引起二次污染，其次，该方法以水稻为原料，制得的粉末状生物炭，难以回收，环境再次变化容易引起镉的再次释放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种漂浮材料，短时间对重金属污染土壤进行修复，然后利用漂浮特性将漂浮材料除去，避免二次污染。

本发明的另一个所要解决的技术问题是，提供基于漂浮材料的重金属污染土壤的修复方法，快速降低土壤中镉浓度，完成修复后利用漂浮特性将漂浮材料除去，避免二次污染。

本发明还提供漂浮材料在修复镉污染土壤的应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明公开了一种漂浮材料，所述漂浮材料由弱酸处理后的生物质原料，负载纳米羟基磷灰石，再经烘干、热解制得，所述漂浮材料的比表面积322.16~370.46 m²/g，平均孔径为6~9 nm。

本发明以生物质原料作为原料，生物质原料包括秸秆和农业剩余物，生物质原料具体为农作物的秸秆、草类、壳类以及农副产品加工过程中的废渣。本发明利用弱酸将生物质原料扩孔，增加吸附位点及漂浮能力，再负载纳米羟基磷灰石（纳米HAP），使得纳米HAP能均匀地分散，热解，形成与重金属附着位点较多的生物炭漂浮材料。

优选地，所述漂浮材料的制备方法包括以下步骤：

S1、将生物质原料，清洗、破碎、烘干后，浸渍于弱酸中，搅拌反应后，用水清洗生物质原料，直至洗涤水为中性后，进行烘干；

S2、将烘干的材料，加入纳米羟基磷灰石溶液中，分散均匀，抽滤，获得固体原料；

S3、将固体原料烘干后，进行热解，获得漂浮材料。