[发明专利]一种重金属污染土壤修复材料及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 202011270973.9 申请日: 2020-11-13
公开(公告)号: CN112457851B 公开(公告)日: 2021-07-27
发明(设计)人: 欧阳坤;游萍;李倩;彭达;周睿;李灿;叶世民;袁翠玉;陈伟;王兵;万斯;曹柏林;尹柳娟;彭新平;万文玉;朱安玲 申请(专利权)人: 湖南有色金属研究院有限责任公司
主分类号: C09K17/02 分类号: C09K17/02;B09C1/08
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 肖云
地址: 410000 湖南省长*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 重金属 污染 土壤 修复 材料 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明提供了一种重金属污染土壤修复材料及其制备方法和应用。该修复材料为热解生物炭,该热解生物炭负载有铁离子、磷元素和羟基基团,该热解生物炭还具有孔道结构。修复土壤时,磷元素和羟基基团优先作用到土壤中,之后铁离子才缓慢释放出来,通过铁离子、磷元素和羟基基团作用到土壤中的不同顺序,能有效处理存在拮抗因素的重金属污染土壤,减少拮抗的影响。

技术领域

本发明属于重金属污染土壤治理技术领域,具体涉及一种重金属污染土壤修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前,土壤重金属污染状况不容乐观,并且存在多种重金属复合污染的问题。特别是矿区土壤,重金属超标位点高达33.4%,主要重金属土壤污染的元素为Cd、Pb、As,有色金属矿区周边的土壤重金属污染更为严重。

稳定化修复是土壤重金属污染修复的主要技术之一,而稳定化材料是稳定化修复技术的核心。稳定化材料包括粘土材料、含磷材料、有机材料等,通过其对重金属的吸附、表面络合、氧化还原、沉淀和共沉淀等作用,促进土壤中污染物的迁移,降低环境风险。然而,一方面,由于土壤中多种因子的影响,稳定化材料对重金属污染土壤的修复效果存在差异;另一方面,与单一污染相比,重金属复合污染土壤中元素或化合物之间存在相互作用,这些相互作用会影响对污染土壤的修复。

现有的研究主要通过复配多种稳定化剂来提升对土壤重金属的稳定化效果,但由于大部分效果较好的稳定化药剂本身就存在化学毒性,施用不当容易对土壤造成二次污染。此外,大多数稳定化药剂都是针对单一重金属污染土壤或修复原理相似的几种重金属污染的土壤,而对于存在拮抗因素(如镉、铅、砷)的重金属复合污染土壤的修复材料的研发还很少。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提供了一种重金属污染土壤修复材料,该修复材料为热解生物炭,该热解生物炭负载有铁离子、磷元素和羟基基团,该热解生物炭还具有孔道结构。修复土壤时,磷元素和羟基基团优先作用到土壤中,之后铁离子再缓慢释放出来。通过铁离子、磷元素和羟基基团作用到土壤中的不同顺序,能有效处理存在拮抗因素的重金属污染土壤,减少拮抗的影响。

本发明还提供了上述重金属污染土壤修复材料的制备方法。

本发明还提供了上述重金属污染土壤修复材料在重金属污染土壤修复中的应用。

本发明的第一方面提供了一种重金属污染土壤修复材料,包括:

热解生物炭;

所述热解生物炭负载有铁离子、磷元素和羟基基团,所述热解生物炭具有孔道结构。

热解生物炭的制备方法为:取破碎的生物质作为原材料,包括水稻秸秆、棕榈叶、松树原木和竹子,置于真空管式炉中,充氮气后,650℃保持2.5h,炭化后冷却至室温研磨过筛,得到热解生物炭。

本发明中记载的重金属污染土壤,主要指同时被镉、铅和砷复合污染的土壤。

同时被镉、铅和砷复合污染的土壤,与单一污染土壤相比,土壤的理化性质和污染物表现出的特性等方面会有所区别,给土壤污染增加了复杂性。通常,复合污染物之间会发生相互作用,表现为拮抗作用、加和作用和协同作用。拮抗作用是指一种污染物的存在会抑制另一种污染物的吸收及其生物效应。多种污染物在动植物体内转运吸收的过程中,对载体上的结合位点发生相互竞争作用,从而影响某一种污染物的吸收。镉、铅共同存在时,铅会夺取镉在土壤中的吸附点,增加镉的活性,提高土壤中镉的生物有效性。在土壤中有铅的共存条件下,会显著减少植物对砷的吸收。

土壤重金属的固定受pH影响很大,不同的重金属受pH影响表现出不同的移动性特征。镉在pH 3~8的范围内溶解度随pH的升高而降低;铅在pH>6后溶解度反而增大,As在碱性溶液中具有较强的溶解性。上述影响使得同时固定三种重金属难度增大。

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