[发明专利]一种土壤重金属稳定剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种土壤重金属稳定剂及其制备方法与应用，涉及重金属污染土壤治理技术领域。该土壤重金属稳定剂的制备方法的制备方法包括以下步骤：将生物炭依次进行碱改性、铁改性、磷改性和巯基改性，即得活化铁‑磷‑巯基改性生物炭；其中，生物炭的制备方法为：在氮气环境下，将生物质原料进行炭化，即得生物炭。制备得到的土壤重金属稳定剂对镉铅砷均具有很好的稳定作用，与土壤TCLP浸提液反应，对镉、铅和砷的稳定化率分别可达98.33％、98.97％和91.18％；与土壤直接反应，对镉、铅和砷的稳定化率分别可达90.24％、99.12％、59.85％。

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤治理技术领域，尤其是涉及一种土壤重金属稳定剂及其制备方法与应用。

背景技术

稳定化修复是土壤重金属污染修复的主要技术之一，而稳定化材料是稳定化修复技术的核心要素。稳定化材料包括粘土材料、含磷材料、有机材料等，通过其对重金属的吸附、表面络合、氧化还原、沉淀和共沉淀等作用，促进土壤中污染物迁移性和环境风险降低。但由于土壤中多种因子的影响，稳定化材料对重金属的修复效果存在差异。且与单一污染相比，重金属复合污染中元素或化合物之间存在相互作用以及与生态效应的综合影响，对其污染土壤的修复具有挑战性。

相关技术多集中于多种稳定化剂复配以调高对土壤重金属的稳定化效果，但易对土壤造成二次污染。并且，大多数是针对单一重金属污染土壤或修复原理相似的几种重金属，对于存在拮抗因素(如镉、铅、砷)的重金属复合污染土壤修复材料的研发还很少。因此，研究出同时处理镉、铅、砷复合污染土壤的环境友好型高效稳定化材料是目前亟待解决的关键问题

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种土壤重金属稳定剂的制备方法，能够有效稳定重金属污染土壤中的镉、铅和砷。

本发明还提供由上述制备方法制备得到的土壤重金属稳定剂。

本发明还提供上述土壤重金属稳定剂在重金属污染土壤修复中的应用。

根据本发明的第一方面实施例的土壤重金属稳定剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将热解生物炭依次进行碱处理和第一次热解，即得碱改性生物炭；

S2、将所述碱改性生物炭与铁盐溶液混匀，调节pH使铁沉淀，分离出固相，进行第二次热解，即得活化铁改性生物炭；

S3、将所述活化铁改性生物炭与磷源混匀后，进行第三次热解，即得活化铁-磷改性生物炭；

S4、将所述活化铁-磷改性生物炭与巯基源溶液混匀反应后，即得土壤重金属稳定剂。

根据本发明实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：

实施例的制备方法简单、绿色无污染，来源为生物质材料；在材料制备和改性过程中，所使用的试剂多是无毒，且不含对土壤有污染的离子；且稳定化剂使用量少，且呈中性，对土壤本身的pH及物理性质不会有太大影响。

根据本发明的一些实施例，所述热解生物炭的制备方法为：在氮气环境下，使生物质原料炭化。

根据本发明的一些实施例，所述炭化的温度为630℃～670℃。

根据本发明的一些实施例，所述炭化的温度为650℃。

根据本发明的一些实施例，所述炭化的时间为2h～3h。

根据本发明的一些实施例，所述炭化的时间为2.5h。

根据本发明的一些实施例，还可以对所述热解生物炭进行研磨处理。

根据本发明的一些实施例，所述热解生物炭的粒度为50目～70目。

根据本发明的一些实施例，所述热解生物炭的粒度为60目。