[發(fā)明專利]一種重金屬鉻污染土壤原位修復(fù)材料的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310077334.4
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103170501A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方戰(zhàn)強;王玉
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 方振昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備和環(huán)境污染治理與修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種重金屬鉻污染土壤原位修復(fù)材料——修飾型納米金屬顆粒的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

鉻化合物是無機化工的主要系列產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、冶金、紡織、機械等行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，我國國民經(jīng)濟中約15%的產(chǎn)品與鉻化合物有關(guān)。在鉻的生產(chǎn)過程中可能通過含鉻顆粒物的沉降、工業(yè)的含鉻污泥和廢物的丟棄而造成土壤鉻污染。當前我國區(qū)域農(nóng)業(yè)環(huán)境惡化與農(nóng)產(chǎn)品受重金屬污染現(xiàn)象也十分嚴重，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的耕地受到鎘、砷、鉛、鉻、汞等重金屬污染的耕地近2000萬hm²，約占總耕地面積的1/5，每年因土壤重金屬污染而減產(chǎn)糧食約?1000?萬噸。2011年，國家推出了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，要求到2015年，重點區(qū)域鉛、汞、鉻、鎘和類金屬砷等重金屬污染物的排放，比2007年削減15％。

目前，重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要分為兩類：原位修復(fù)和異位修復(fù)。其中異位修復(fù)由于高成本和工程量大等特點只適用于小面積、突發(fā)性重度污染土壤。原位修復(fù)主要包括：物理修復(fù)、生物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)等。其中，物理修復(fù)主要有淋洗法等，如申請?zhí)枮?01210117234.5（公開號為CN102652956A）公開了一種名為“一種鉻污染土壤原位淋洗處理方法”，通過淋洗污染土壤，使含六價鉻的淋洗水進入地下水，再將含六價鉻的地下水抽到地表進行處理，該方法雖然處理效果明顯，但修復(fù)成本高、工程量大，不適合大面積使用。生物修復(fù)常利用植物或動物將土壤中重金屬進行吸收，如申請?zhí)枮?00910214428.5（公布號為CN101797579A）的申請文件公開了一種名為“一種治理土壤重金屬復(fù)合污染的方法”，?該方法利用苧麻對污染土壤中的重金屬進行吸收轉(zhuǎn)移式修復(fù)，同時引入蚯蚓以增加土壤的有機質(zhì)，雖然實施較簡單，成本低，但治理周期長，效果不顯著，不能治理重污染土壤。化學(xué)修復(fù)通過選擇合適的化學(xué)修復(fù)劑加入土壤，對重金屬進行吸附、氧化還原、沉淀等降低重金屬的生物有效性，由于操作方便和治理快速，使其成為近年來污染土壤修復(fù)的研究熱點。在近幾年公開的專利申請文件中，如申請?zhí)枮?01010288476.1（公開號為CN101962551A）的申請文件公開了一種名稱為“用于治理重金屬污染土壤的含海泡石固化劑”，該固化劑采用海泡石替代部分水泥、生石灰以固定住土壤中的重金屬，雖然可以減少對土體的破壞，但采用該方法并沒有徹底解決破壞土體的問題，修復(fù)后的土壤不再適合進行農(nóng)業(yè)作業(yè)。

鑒于我國土壤鉻污染的嚴重性和國家政策法規(guī)的嚴厲性，亟需開發(fā)一種經(jīng)濟、高效、實用的治理技術(shù)。目前應(yīng)用零價鐵技術(shù)處理重金屬鉻污染大多集中于水介質(zhì)中，而用于修復(fù)鉻污染土壤的實用、可靠和成熟的方法技術(shù)不多。土壤中含有有機質(zhì)、無機質(zhì)和雜質(zhì)、密度大等特點，相比水體中Cr(VI)的去除，體系復(fù)雜，所以處理難度更大，這一點從已發(fā)表的有關(guān)“用納米零價鐵去除水體中Cr(VI)”的文章中的反應(yīng)時間和投加量可以看出。在修復(fù)的實踐中還應(yīng)考察實際應(yīng)用的最佳工藝條件，及克服修復(fù)成本和修復(fù)效率這兩個瓶頸，同時考慮二次污染環(huán)境的風(fēng)險，使其在重金屬的去除過程中發(fā)揮更大的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種修飾型納米金屬顆粒的制備方法，以克服傳統(tǒng)納米金屬顆粒容易團聚，流動性差、成本高等缺陷。

本發(fā)明的另一個目的在于提供上述修飾型納米金屬顆粒在鉻污染土壤原位修復(fù)中的應(yīng)用，以解決傳統(tǒng)處理方法處理效率低、周期長、工程復(fù)雜等問題。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種修飾型納米金屬顆粒懸浮液的制備方法，包括如下步驟：

1)??將羧甲基纖維素溶于水，并進行除氧處理，然后加入鋼鐵酸洗廢液，攪拌5～30min，得到溶液A；

2)??將還原劑溶于15～50%的乙醇溶液（乙醇與水的質(zhì)量比）中，得到溶液B；?

3)??攪拌狀態(tài)下將溶液B滴加入溶液A中，繼續(xù)攪拌至溶液變黑，經(jīng)超聲波處理5～30min后，得到溶液C，即含零價鐵的修飾型納米金屬顆粒懸浮液。

優(yōu)選的，上述鋼鐵酸洗廢液含有0.05～5g/L的H⁺和60～250g/L的Fe元素。

優(yōu)選的，步驟3）中，溶液A和溶液B的體積比為（1～10）：1。

優(yōu)選的，溶液C中羧甲基纖維素的質(zhì)量百分比為0.1～4%。

優(yōu)選的，還原劑與鋼鐵酸洗廢液中Fe元素的摩爾比為（1～8）：1。

優(yōu)選的，溶液C中Fe⁰的濃度為0.01～10g/L。