[发明专利]一种弱晶型铁磷缓释材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种弱晶型铁磷缓释材料及其制备方法和应用。弱晶型铁磷缓释材料的制备方法是：将铁盐，羧酸类有机酸，难溶性磷酸盐同时置于球磨机中进行球磨，反应后取出烘干即得修复材料。将修复材料加入待修复砷铅复合污染土壤中，反应周期内水溶态砷的固定率可达70％，水溶态铅的固定率可达85％。有效态砷、铅的固定率分别可达41.98％和44.93％。本发明所述的弱晶型铁磷缓释材料备过程简单，高效无毒害，无二次污染，不会破坏土壤的理化性质，是一种环境友好型固定剂。

技术领域

本发明涉及砷铅复合污染土壤修复与材料制备的技术领域，具体涉及一种适用于砷铅复合污染土壤修复的弱晶型铁磷缓释材料及其制备和应用方法。

背景技术

近年来，选矿、冶炼活动以及矿物和重金属的开采持续引发土壤的污染，而土壤中积累的重金属经淋溶或地球风化作用后会到达地表和地下水，对人类健康构成重大风险导致的各种疾病,如脏器损伤和癌症等。因此，对于重金属污染土壤的修复已成为环境领域的重要研究热点。在多种重金属污染土壤中，铅和砷由于其毒性和相对丰度而受到特别关注，同时介于砷酸根阴离子和铅阳离子元素化学行为相反，实现砷铅复合污染土壤同步高效修复较为困难。

在多种重金属污染土壤的修复技术中，化学稳定技术可通过添加固体或液体稳定剂，将污染物转化为低可吸收性和生物有效性的形式。近年来，富磷物质被提出作为铅污染土壤的有前途的改良剂，因为磷铅沉淀物相对惰性和对土壤酸性的耐受性较强。在土壤环境中，由于磷酸根离子与砷酸根具有相似的结构和化学反应活性，磷酸根离子被认为是土壤砷的最佳解吸剂，直接使用可溶性磷酸盐如H₃PO₄、Ca(H₂PO₄)₂、(NH₄)₂HPO₄等将极大地诱导砷的活化，然而难溶性磷酸盐存在磷酸根的释放缓慢的问题，使得对土壤铅的固定作用会不如可溶性磷酸盐。因此，采用富磷物质处理含As和Pb污染土壤时存在矛盾，很难同时做好两种金属的修复。

此外，铁盐作为常用的淋洗剂，直接投入土壤中会显著增加了土壤中As和Pb的淋溶量。因此，有必要开发具有一种修复材料能同时消除单一铁盐、磷酸盐投加带来的负面影响，实现对砷铅复合污染土壤的同时固定。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种弱晶型铁磷缓释材料的制备方法，该弱晶型铁磷缓释材料适用于砷铅复合污染土壤的修复固定，其固定修复效果好，稳定性好，绿色无二次污染，应用方法简单。

本发明提供的弱晶型铁磷缓释材料包含用于稳定土壤砷的Fe(Ⅲ)，用于稳定土壤铅的难溶性磷酸盐和氯离子，以及用于持续释放材料中有效铁、有效磷的羧酸类有机酸；具有表面富含羧基、弱晶质的特点。该方法是将氯化铁作为铁源，难溶性磷酸盐作为磷源；二者于球磨罐中充分混匀后加入羧酸类有机酸，经固相球磨后取出烘干即得。该合成方法优势在于；(1)氯化铁中的氯离子能存在于材料表面，在土壤中起到与铅生成氯化铅的作用；(2)铁离子进入难溶性磷酸盐晶格内部后，通过羧酸类的溶解作用可持续被释放，用于固定砷，磷酸根离子持续释放用于固定铅；(3)材料为弱晶型，结构缺陷多、反应活性大，加上有机酸的溶解作用，对比原料中的难溶性磷酸盐，磷酸根释放速度更快。

一种弱晶型铁磷缓释材料的制备方法，步骤包括：是将包括铁盐、羧酸类有机酸、难溶性磷酸盐在内的组分通过固相球磨后取出烘干即得，优选球磨后的粒径范围为300μm-600μm。

所述的弱晶型铁磷缓释材料的制备方法，所加铁盐包括：三氯化铁或其结晶水合物。纯度为工业级或以上。

所述的弱晶型铁磷缓释材料的制备方法，羧酸类有机酸包括：柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸中的至少一种。纯度为工业级或以上。

所述的弱晶型铁磷缓释材料的制备方法，难溶性磷酸盐包括羟基磷灰石，氯磷灰石和磷矿粉中的至少一种。