[發明專利]一種骨架改性海泡石及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611234125.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106745017B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 金勝明;郭玉蛟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B33/26
• 分類號: C01B33/26;A01N59/00;A01P21/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 袁靖

本發明公開了一種骨架改性海泡石及其制備方法和在阻隔土壤重金屬離子中的應用。包括以下步驟：海泡石通過無機酸溶液酸化處理解離后得到單纖維海泡石，然后在強堿性條件下用三價鋁鹽水熱改性；獲得骨架改性海泡石，其結構式為Mg_(8?1.5x)Al_xSi_(12?0.75y)Al_yO₃₀(OH)₄(H₂O)₂·zSiO₂(H₂O)₂，x的取值不超過5，y的取值不超過6，z不大于0.75y。化學計量數x和y可以調節，改性海泡石通過調節骨架摻雜原子的化學計量比調節表面吸附活性硅酸的分子數和溶液中游離硅酸分子數，提高吸附性能的同時，為作物提供活性硅源。本發明制備的骨架改性海泡石能夠有效阻隔土壤中的重金屬離子進入食物鏈，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于海泡石改性及其應用技術領域，具體涉及一種骨架改性海泡石及其制備方法和在阻隔土壤重金屬離子進入稻米中的應用。

背景技術

海泡石是一種天然的多孔礦物纖維，通過解離和骨架置換后，可以獲得納米結構的硅纖維骨架，且有一部分產生脫落成為單分子硅酸或小分子聚合硅酸，這些硅酸在一定的條件下可以通過植物導管或葉、莖表面的氣孔進入植物體內，固定植物體內通過水遷移而攜帶的重金屬離子，從而將重金屬離子固定在作物的莖和葉部分，而阻止重金屬離子進入果實，達到阻隔重金屬離子進入人體食物鏈中。本發明采用天然海泡石(Mg₈Si₁₂O₃₀(OH)₄(H₂O)₂)為原料，通過酸性溶液將海泡石解離成納米纖維，在強堿性條件下將客體鋁離子同時插入到硅骨架結構和替代平衡離子，形成雜化骨架結構，骨架改性后得到改性海泡石結構式為Mg_(8-1.5x)Al_xSi_(12-0.75y)Al_yO₃₀(OH)₄(H₂O)₂·zSiO₂(H₂O)₂，化學計量數x和y可以調節，改性海泡石通過調節骨架摻雜原子的化學計量比調節表面吸附活性硅酸的分子數和溶液中游離硅酸分子數。

土壤中重金屬離子來源復雜，遷移方法和遷移源具有多樣性，包括了水遷移、氣相遷移和渣相遷移，這些污染源的多樣性給耕地重金屬離子的防治帶來了極端的困難。目前土壤修復的處理方法包括生物法、吸附法、淋洗法以及表層污染土置換，這些方法均有不足，如生物法和吸附法處理后的含重金屬離子的吸附渣的堆存困難，容易產生二次污染；淋洗法的工程量大，且含重金屬離子的廢水處理困難；表層污染土的置換也是工程量大，而且需要海量的非污染土源；更重要的是這些自理方法并不能從根本上治理土壤重金屬離子污染，而且后面幾種處理方法會導致土壤中有機質流失，減少土壤肥效。耕地重金屬離子污染和遷移是糧食總金屬離子超標的主要原因之一，對我國糧食安全造成了嚴重威脅。本發明公開了一種用于糧食重金屬離子阻隔的含單硅酸的改性海泡石及其制備方法能夠有效解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種骨架改性海泡石及其制備方法和在阻隔土壤重金屬離子中的應用。

本發明的骨架改性海泡石的制備方法，包括以下步驟：海泡石通過無機酸溶液酸化處理解離后得到單纖維海泡石，然后用三價鋁鹽水熱改性；處理完成后過濾分離干燥，獲得骨架改性海泡石，其結構式為Mg_(8-1.5x)Al_xSi_(12-0.75y)Al_yO₃₀(OH)₄(H₂O)₂·zSiO₂(H₂O)₂，x的取值不超過5，y的取值不超過6，z不大于0.75y。