[发明专利]炭基修复材料用于锑砷污染土壤修复的应用及制备方法

说明书

本发明涉及土壤修复技术领域，公开了一种炭基修复材料用于锑砷污染土壤修复的应用及制备方法；所述应用为：将炭基修复材料按照0.2～5％的质量占比拌入锑砷污染的土壤中，而无需其他操作；所述方法包括以下步骤：将碳源和增孔剂按照质量比1：0.05～3混合，得到混合物；将得到的混合物在600～1000℃条件下高温热解1～8h，得到待处理炭基修复材料；将得到的待处理炭基修复材料放入酸液中，持续浸没3～6h去除残留增孔剂后，烘干得到具有大的比表面积的炭基修复材料；本发明制备的炭基修复材料能够有效阻控土壤中锑砷的释放；解决现有技术中炭材料加速厌氧锑砷释放的问题。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体是涉及一种炭基修复材料用于锑砷污染土壤修复的应用及制备方法。

背景技术

随着锑矿、锡矿和其他有色金属矿物的开采，大量的辉锑矿(Sb₂S₃)、方锑矿(Sb₂O₃)、多金属复合矿物(脆硫锑铅矿)经过开采和冶炼之后，产生大量冶炼炉渣和砷碱渣，堆放于与矿山和冶炼厂周边，并通过烟气沉降、粉尘扩散、废渣淋溶等途径，污染矿区周边土壤，造成矿区周边大量农田出现锑砷污染的情况。

在有氧环境中，锑砷经过一系列的转化，主要以氧化态的五价锑和五价砷的形式存在，五价砷的毒性和迁移性低，五价锑的毒性虽然低但迁移性高。降雨、地下水位抬升等过程会使土壤从有氧状态转化为无氧状态，在无氧状态下土壤中铁锰氧化物的还原溶解以及锑砷还原菌的代谢过程会导致土壤中锑砷的还原溶解。溶解态的锑砷一方面随雨水冲刷和地表径流迁移，污染地下水和矿区周边农田土壤，另一方面，锑砷的溶解增加其生物有效性，从而加剧其生态环境风险。

因此需要对农田和矿山土壤中的锑砷污染进行修复，阻控土壤中锑砷的厌氧释放。目前基于含硫药剂的修复方法可以高效固定厌氧土壤和地下水中的锑，但是由于硫与砷较难形成沉淀，有加剧土壤厌氧砷释放的风险。基于生物质炭的修复材料可以有效的修复重金属阳离子污染，但其对锑砷没有吸附固定能力。将生物质炭施加至农田和矿山土壤后，由于生物质炭加速土壤厌氧铁矿还原，反而会加速土壤厌氧条件下锑砷的释放。

在厌氧条件下，随着氧化还原电位的逐渐降低，土壤依次进入硝酸盐还原、铁锰氧化还原、硫酸盐还原和产甲烷阶段。申请人在“一种厌氧条件下高效固定三价砷的钝化剂、其制备方法及其应用(ZL 2020 1 0970633.0)”和“一种可固定砷的炭材料的制备及应用方法(202110460876.4)”两个专利中研发了两种可以在有还原态硫产生的硫酸盐还原条件下固定砷的炭材料。当土壤进入厌氧铁还原环境，但还原程度未达到硫酸盐还原环境时，土壤中的锑砷即发生大量释放，然而还未研发出可有效并稳定阻控铁还原阶段土壤锑砷释放的修复材料。针对现有技术的不足，急需研发可有效阻控厌氧铁还原环境中锑砷释放的修复材料，推动其应用于锑砷污染矿山和农田的修复。

发明内容

本发明解决的技术问题是：基于生物质炭表面电化学性质的调控，制备有效阻控土壤锑砷还原释放的炭基修复材料，有效缓解土壤中的锑砷污染。

本发明的技术方案是：一种炭基修复材料用于锑砷污染土壤修复的应用，具体是将炭基修复材料按照0.2～5％的质量占比拌入锑砷污染的土壤中。该材料既可以促进土壤好氧条件下的锑砷氧化，又可抑制土壤淹水铁还原条件下锑砷的释放。上述修复方法便于实施，无繁琐的客观条件，能够适用于多种锑砷污染土壤环境，并且实施成本低。

更优的，根据所述比例，将炭基修复材料均匀拌入锑砷污染的土壤中；便于实施，并且实施成本低，具有大规模应用的前景。

一种修复土壤锑砷污染的炭基修复材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：混合

将碳源和增孔剂按照质量比1：0.05～3混合，得到混合物；

S2：热解