[发明专利]一种磁性土壤重金属修复剂的制备方法、重金属修复剂及应用

说明书

本发明涉及土壤重金属污染修复技术领域，特别是公开了一种磁性土壤重金属修复剂的制备方法、制得的重金属修复剂及应用。本发明提供了一种利用含硅尾矿浸渣制备磁性土壤重金属修复剂的方法，以经过正硅酸乙酯修饰的磁性Fe₃O₄作为磁核，含硅尾矿浸渣经水热活化后作为合成修复剂外壳的硅源和碱源，再利用水热法合成具有核壳结构的磁性土壤修复剂。结合磁分离技术，可以实现土壤中重金属元素的减量化和土壤重金属污染的长效修复。本发明不仅解决了含硅尾矿浸渣的资源化问题，而且制得了一种结构稳定、对重金属元素具有明显去除效果的磁性土壤修复剂，具有以废治污、无害化和减量化处置有色金属尾矿的优点。

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染修复技术领域，特别是涉及一种磁性土壤重金属修复剂的制备方法、制得的重金属修复剂及应用。

背景技术

随着工业化进程的不断加快，含有重金属的污染物经由工业废气、农药化肥、污水灌溉、废弃物堆积等各种途径不断地进入周围的土壤，造成严重的土壤重金属污染。由于重金属元素不能被土壤微生物分解，而易于转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。因此，有必要采取措施治理土壤重金属污染。

治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一是改变重金属元素在土壤中的赋存状态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，但存在一定的弊端；二是从土壤中去除重金属元素。目前常用的土壤重金属污染修复方法—原位化学修复法就存在第一种途径的弊端，只是改变了重金属元素在土壤中的赋存状态，并未将重金属元素从土壤中脱除分离，当外界环境发生变化时，被钝化的重金属元素会重新释放到土壤中，不能实现土壤重金属污染的长效修复。

为解决上述弊端，磁分离技术开始被应用到土壤重金属污染修复中，而该技术的关键在于磁性土壤重金属修复剂的制备。质优价廉的磁性土壤重金属修复剂将会极大地推动磁分离技术在土壤修复中的应用。然而，目前磁性土壤重金属修复剂的制备多以正硅酸乙酯为硅源，原料价格昂贵，限制了其推广应用，且多以实验室研究为主。随着研究的深入，众多研究者开始以粉煤灰、煤矸石和高岭土等高硅铝的原料制备磁性分子筛，并将其应用于重金属污染的水处理中。但是，这些高硅铝原料的杂质较多，在水热晶化的过程中会影响分子筛结构与磁性载体的结合，从而影响合成分子筛的性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用含硅尾矿浸渣制备磁性土壤重金属修复剂的方法。利用含硅尾矿浸渣制备磁性土壤重金属修复剂，用含硅尾矿浸渣作为硅源替代硅酸酯，可以降低修复剂的生产成本；并且实现了对含硅尾矿浸渣的资源化利用，达到以废治污的目的。

同时，本发明还提供一种磁性土壤重金属修复剂，以磁性Fe₃O₄作为载体，含硅尾矿浸渣的活化液作为硅源和碱源在磁核外利用水热法制备成外壳，制得了具有核壳结构的磁性土壤重金属修复剂。采用该磁性土壤重金属修复剂，结合磁分离技术，可以实现土壤中重金属元素的有效脱除和土壤重金属污染的长效修复。

另外，本发明还提供了一种具有核壳结构的磁性土壤重金属修复剂在治理土壤重金属污染中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种磁性土壤重金属修复剂的制备方法，所述磁性土壤重金属修复剂具有核壳结构，包括磁核和包覆在所述磁核外表面的外壳，所述磁核包括磁性Fe₃O₄载体，所述外壳通过在所述磁核外采用含硅尾矿浸渣的活化液为硅源进行水热晶化反应包覆制得。

作为本发明一种优选的实施方式，所述活化液是含硅尾矿浸渣与碱液水热活化反应得到的上清液，所述含硅尾矿浸渣为铜硫尾矿和/或铅锌尾矿资源化利用后的浸渣。