[发明专利]一种有机官能团改性纳米零价铁修复剂的制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种有机官能团改性纳米零价铁修复剂的制备方法，包括制备氨基酸改性溶液，并将其和铁盐溶液进行混合改性，形成螯合物混合液；后加入硼氢化盐溶液，经液相还原反应制得纳米零价铁黑色悬浊液，经过抽滤和固液分离，得到黑色固体制剂，并将其配制成悬浊液；向悬浊液中加入硫酸铜溶液，得到改性的纳米双金属颗粒，后通过干燥获得纳米双金属颗粒样品，其制备装置，包括壳体和离心搅拌装置，离心搅拌装置的底部设置有挤出成型装置，挤出成型装置的挤出端设置有温控装置。本发明通过有机鳌合作用包覆在纳米铁铜双金属颗粒表面，形成具有一定分散性和稳定结构的修复剂，能够有效吸附转化土壤中六价铬，具备操作简单易行和修复效率高特点。

技术领域

本发明涉及土壤治理技术领域，具体涉及一种用于治理场地土壤六价铬污染的有机官能团改性纳米零价铁修复剂制备方法及装置。

背景技术

随着国家的飞速发展，工业化及城市化的快速推进，我国的土壤中六价铬的污染日益凸显。特别是铬盐生产、污水灌溉、交通运输、工业排放、纺织印染以及大气沉降造成土壤六价铬的污染问题越来越严重。在自然界中，铬通常以化合价为三价和六价两种稳定的价态分布存在，在土壤环境中三价铬常以Cr3+阳离子的形式存在，氧化活性比较低，对生物体的毒害作用较弱，在水体环境中90％以上可被土壤胶体吸附固定，不易对土壤造成污染。而六价铬大多以阴离子形式存在(例如：CrO2-、Cr2O72-和CrO42-)，带有较高的正电荷和具有较小的离子半径与氧结合力极强，在不同的pH和浓度条件下可以相互转化。与三价铬相比，六价铬具有极高的迁移性，在土壤中稳定存在，仅8.5％～36.2％能被土壤胶体吸附，对生物体毒性大、影响植物的生长，致使农作物减产，同时在农作物中富集，进而通过食物链危害人类健康。

铬污染土壤修复技术主要分为2种方法：A.改变铬的价态，将土壤中六价铬还原成三价铬，从活化态转变为稳定态，降低毒性；B.将六价铬从土壤里清除，通过技术手段再回收利用，使其存留浓度接近或达到背景值，达到资源化目的。经过国内外研究人员多年的技术研究，目前，去除六价铬的方法包括：物理修复法、生物修复法和化学修复法。

植物修复法适用于较低浓度的重金属修复，其成本低且利于环境保护，但修复周期长，修复效果一般且实际应用存在一定局限性。微生物修复法在自然条件下，存在修复效果缓慢、修复时间长等局限性，易导致土壤自我净化机制失效。

化学修复法主要包括化学淋洗法、化学还原法和固化稳定化法。化学淋洗法是用流体洗涤污染土壤，通过螯合、离子交换、沉淀、吸附等作用将土壤中重金属转移至液相中，达到与土壤分离的目的，适用于高浓度的污染土壤；化学还原法属于原位修复技术，利用还原剂将六价铬还原成迁移转化能力较低的形态，降低铬的生物利用性能，达到修复土壤的目的。此方法操作简单，还原剂种类多样，被广泛应用于修复项目中；固化稳定化法是向土壤中加入稳定剂，并添加还原剂用于还原六价铬，使得土壤被固定、稳定，不在向土壤周围迁移，降低土壤毒害，此方法操作简单、修复周期短且成本低。

目前，修复效果成熟的淋洗剂价格昂贵，难以用于大规模的修复工程中，此外，淋洗剂的残留易造成二次污染，破坏土壤的结构和肥力；化学还原法，例如，目前常用的铬去除方法是通过硫酸亚铁在酸性条件下将六价铬还原，在碱性条件下，使其共沉淀。其反应过程如下反应方程式1-1、1-2所示。该方法存在酸碱消耗大易改变土壤原有的pH和Eh,影响土壤生态系统组成，造成二次污染且还原过程会与土壤中其他物质发生反应，造成还原剂浪费；固化稳定化法适用于污染浓度高、面积小的污染场地，不能够从根本上去除土壤中的重金属污染，存在潜在的生态环境风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机官能团改性纳米零价铁修复剂制备方法及装置，通过负载改性和包裹改性抑制纳米零价铁(NZVI)表面的氧化和团聚作用，增大比表面积，提供更多的反应活性位点，提高NZVI的反应活性和吸附性能，继而利用纳米颗粒表面活性基团的有机鳌合作用将还原产物钝化固定在土壤胶体中，以解决现有技术中物理修复法、生物修复法和化学修复法中存在的修复效率低下且易发生修复效果反弹的技术问题。