[发明专利]一种用于治理镍污染的超稳矿化剂及其在含镍废水处理和镍污染土壤修复中的应用

说明书

本发明公开了一种用于治理镍污染的超稳矿化剂及其在含镍废水处理和镍污染土壤修复中的应用。所述的超稳矿化剂为钙基水滑石，其中的钙原子游离后形成金属空位，通过同晶取代或溶解‑重构的方式，可以将镍离子锚定在钙基水滑石层板的晶格中，这样就能够快速的将废水和土壤中的镍离子矿化形成具有更为稳定结构的含镍水滑石。在多重化学键的作用下，类水滑石材料的稳定性远超氢氧化物和碳酸盐，使得镍离子难以游离出来，切断了其由土壤借助根系向农作物传输的途径，表现出优异的超稳矿化特性。此外，由于离子半径匹配规则，钙基水滑石还表现出良好的选择性，在土壤重金属污染原位修复中具有非常好的效果，且经济环保，极具应用前景。

技术领域

本发明属于土壤污染修复技术领域，具体涉及一种用于治理镍污染的超稳矿化剂及其在含镍废水处理和镍污染土壤修复中的应用。

背景技术

民为国基，谷为民命。粮食安全是国家安全的重要基础。然而，重金属污染耕地日益严峻。2014年中国国家环保局开展的全国土壤污染状况调查公报显示，全国耕地环境质量日益恶化，全国受污染土壤占比为16.1％，耕地污染点位超标率更是达到了19.6％，其中镍污染超标率4.8％，仅次于镉污染。据统计，我国每年受重金属污染的粮食多达1500万吨，因受重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨，直接经济损失200多亿元。

土壤重金属污染问题已经引起了党和国家的重视，土壤重金属污染治理已经成为当前和今后一个时期我国工作的重中之重。

目前有关重金属镍污染土壤的修复技术有物理修复法，生物修复法和化学修复法等。原位钝化法，是近年来的发展趋势。主要是向污染土壤添加一种或多种钝化材料，通过改变土壤中污染物形态，原位降低其活性，以减少农作物对污染物的吸收，达到安全利用的目的。目前的钝化剂有无机材料、有机材料、微生物或者多材料复合。然而，由于土壤组成的复杂性及污染源的多元性，在重金属污染的土壤中，不仅存在多种重金属离子，而且还存在着大量对土壤无害甚至有利的其它离子，而目前常见的土壤重金属钝化剂如有机碳、羟基磷灰石、凹凸棒等，其活性组份单一，在作用过程中以物理吸附和静电引力吸附为主，相互作用力弱，对重金属离子的选择性差，易脱附，导致钝化剂用量增加且使用频繁，推高了使用成本和修复难度，成为了制约重金属原位钝化技术发展的瓶颈。

因此，构筑结合力强、选择性高、经济环保的新型钝化剂已成为目前镍污染修复工作中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种用于治理镍污染的超稳矿化剂及其在含镍废水处理和镍污染土壤修复中的应用。所述的超稳矿化剂为钙基水滑石，其具有非常高的活性，其中的钙原子游离后形成金属空位，通过同晶取代或溶解-重构的方式，可以将镍离子锚定在钙基水滑石层板的晶格中，构筑成含镍水滑石材料，这样就能够快速的将废水和土壤中的镍离子矿化形成具有更为稳定结构的水滑石。在多重化学键的作用下，类水滑石材料的溶度积比相应氢氧化物或碳酸盐的溶度积常数小数十个数量级，稳定性远超氢氧化物和碳酸盐，使得镍离子难以游离出来，切断了其由土壤借助根系向农作物传输的途径，表现出优异的超稳矿化特性。此外，由于离子半径匹配规则，钙基水滑石还表现出良好的选择性，在土壤重金属污染原位修复中具有非常好的效果，且经济环保，极具应用前景。

本发明所述的含镍废水的处理方法为：将超稳矿化剂加入含镍废水中，超稳矿化剂与镍离子的质量比为1.5-35:1，调控混合液的pH3.5，在室温下震荡5-120分钟，即可去除溶液中的镍。

本发明所述的镍污染土壤的修复方法为：在镍污染土壤耕种农作物前，先翻耕表面1-25cm的土壤，按照100-250kg/亩的使用量喷洒超稳矿化剂浆料，使超稳矿化剂与土壤充分接触，所述的超稳矿化剂浆料的质量浓度为10-30％，然后喷水保湿，使土壤含水量保持在最大持水量的40-70％，20天后即可正常种植。

所述的超稳矿化剂为钙基水滑石。

所述的钙基水滑石的层板上的二价金属离子为钙离子。