[发明专利]一种基于土壤粘土矿物改性制备重金属镉污染土壤修复材料的方法

说明书

本发明涉及一种基于土壤粘土矿物改性的重金属镉污染土壤修复材料的制备方法，所述方法首先采用筛分法得到土壤粘土矿物，然后加入氨水及水调节pH值至9‑11之间，在高速搅拌条件形成悬浊液，随后依次加入钙盐、镁盐、三价铁盐以及3‑巯基丙基三甲氧基硅烷，充分反应后自然干燥，磨细形成重金属镉污染土壤修复材料。本发明方法通过对土壤自身粘土矿物的改性并适量增加金属氢氧化物含量，从而改善土壤自身粘土矿物及氢氧化物对镉的专性吸附能力，达到高效抑制镉污染危害的效果。本发明的主要材料源于土壤自身，具有易获得、制备方法及所用设备简单、成本可控、使用方便等优点。

技术领域

本发明属于土壤重金属污染修复技术领域，尤其是一种基于土壤粘土矿物改性制备重金属镉污染土壤修复材料的方法。

背景技术

重金属镉污染是危害人类和生态系统健康的普遍环境问题之一。镉污染土壤的修复治理已成为环境科学和工程领域的研究热点。目前对镉污染土壤的修复治理技术主要有钝化及固化法、植物修复法、化学淋溶法等。其中化学钝化法因其操作方便、起效快、环境风险小、成本效应突出、尤其适合于农用地等优点而受到广泛关注。

化学钝化核心在于钝化剂材料，当前农田通用的钝化材料包括石灰类、生物炭类以及改性粘土类等。专利申请号201410201881.3公布了一种巯基修饰海泡石的制备方法，制备的巯基修饰海泡石虽然有高效钝化镉的能力，但材料工业化制备困难，修复成本高，限制了材料的应用。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种基于土壤粘土矿物改性制备重金属镉污染土壤修复材料的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于土壤粘土矿物改性的重金属镉污染土壤修复材料的制备方法，所述方法首先采用筛分法得到土壤粘土矿物，然后加入氨水及水调节pH值至9-11之间，在高速搅拌条件形成悬浊液，随后依次加入钙盐、镁盐、三价铁盐以及3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)，充分反应后自然干燥，磨细形成重金属镉污染土壤修复材料。

而且，所述土壤粘土矿物的分离方法为：将去除土壤有机质且过100目筛的碱性土壤加水至田间持水量后，搅拌30分钟以上至充分混匀，在-70℃条件下冷冻干燥，过1000目筛得到土壤粘土矿物。

而且，所述土壤粘土矿物的类型为坡缕石、海泡石、伊利石、蒙脱石中一种或两种以上的混合物。

而且，所述悬浊液的固液比为1：2-1：3.

而且，所述高速搅拌反应条件为：搅拌转速为3000～10000r/min，高速搅拌时间不小于40min。

而且，所述钙盐、镁盐、三价铁盐的反应摩尔比例为1：1：0.3-1：1：0.5。

而且，所述土壤粘土矿物与3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)的反应质量比为10:1-20:1；

或者，所述土壤粘土矿物与钙盐、镁盐、三价铁盐的反应质量比均为5:1-10:1。

而且，所述充分反应为静止充分反应时间为24小时以上。

而且，步骤如下：

⑴将含有坡缕石、海泡石、伊利石、蒙脱石且至少含有坡缕石和海泡石的粘土矿物的土壤加入40％的乙醇(v/w)，通过燃烧去除有机质后过100目筛，加水至田间持水量后搅拌30分钟以上至充分混匀，在-70℃条件下冷冻干燥，通过筛分仪收集过1000目筛的土壤粘粒，即为粘土矿物；

⑵将分离得到的土壤粘土矿物中加入自然水以及氨水，调节固液比为1:2-1:3，pH值至9-11；