[發明專利]利用改性納米零價鐵修復重金屬復合污染酸性土壤的方法

在審

• 申請號: 201810120239.0
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108372198A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 應蓉蓉;馮艷紅;張亞;單艷紅;鄧紹坡;萬金忠;王磊;石佳奇;孔令雅
• 申請（專利權）人: 環境保護部南京環境科學研究所
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;C09K17/02;C09K17/40;C09K109/00
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本發明公開了利用改性納米零價鐵修復重金屬復合污染酸性土壤的方法，采用聚乙烯吡咯烷酮對納米零價鐵進行改性，通過空間位阻作用和靜電位阻效應，減少納米零價鐵的團聚，增加其分散性和在土壤中的遷移性，并將聚乙烯吡咯烷酮改性的納米零價鐵以溶液形式添加到重金屬復合污染酸性土壤中，攪拌均勻，放置在通風良好的位置，進行穩定化處理，并使土壤水分保持60%?70%的持水量。改性后的納米零價鐵對重金屬復合污染酸性土壤中重金屬的穩定化效率更高，操作簡單，修復效率高，修復成本低，對環境無二次污染。

技術領域

本發明屬于污染環境中重金屬污染修復領域，具體涉及一種利用改性納米零價鐵修復重金屬復合污染酸性土壤的方法。

背景技術

人類活動如礦山開采、金屬冶煉、農田污灌、污泥農用以及肥料和殺蟲劑的施用，已經造成了大量的土壤重金屬污染，嚴重威脅著生態平衡、食品安全和人體健康。其中鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉻（Cr）和鉛（Pb）被認為是主要重金屬污染物中的“五毒”。在我國24個省份（及城市）開展的受污染農作物種植地調查中，80％的土壤污染類型為重金屬污染，其中礦冶活動是重金屬污染的主要來源。無論是受重金屬污染較嚴重的工礦廢棄地，還是污染程度相對較輕的農業污染土壤，往往表現為多種重金屬的復合污染。更為復雜的是，污染土壤的各種重金屬間通常會發生交互作用，為土壤重金屬污染治理與修復技術的應用帶來了困難。

重金屬的不可降解性決定了其將長期存在于土壤中。為了降低重金屬污染物的生物有效性以及遷移性，在眾多重金屬污染治理技術中，重金屬的穩定化技術被認為是經濟有效、且對環境擾動較小的修復技術，已日漸受到重視，并逐漸應用于重金屬污染場地的修復。零價鐵（zero valent iron，ZVI）技術，因其操作工藝簡單、處理效率高、運行費用低、能耗小、材料易得等特點，被視為一種較有潛力的土壤穩定修復技術。其中，納米級別的零價鐵（nano-scale zero-valent iron，nZVI）具有普通毫米級或微米級零價鐵不能比擬的還原吸附能力，能高效得將污染物，如含氯有機物、有毒金屬、無機化合物轉變為低毒或惰性的物質，已在水環境中得到了應用，但仍缺乏在土壤中的研究和應用。

由于納米零價鐵顆粒表面靜電荷引力、高表面能、顆粒間的范德華引力以及顆粒表面的氫鍵及其他化學鍵作用，導致納米顆粒容易形成聚合體，且納米零價鐵零價鐵易被氧化，這兩個缺陷制約了其在污染水體及土壤中的分散性、遷移性，是限制其修復能力的最大障礙。因此，對納米零價鐵進行改性，并應用于復合污染重金屬土壤，對重金屬復合污染土壤的修復具有重要意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種操作簡單，修復效率高，修復成本低，且避免對環境造成二次污染的利用聚乙烯吡咯烷酮改性的利用改性納米零價鐵修復重金屬復合污染酸性土壤的方法；還公開了改性納米零價鐵在修復重金屬復合污染酸性土壤中的應用。

為實現上述技術目的，本發明采用以下的技術方案：

利用改性納米零價鐵修復重金屬復合污染酸性土壤的方法，包括以下步驟：步驟1）FeSO₄溶液的制備，步驟2）含有聚乙烯吡咯烷酮的FeSO₄溶液的制備，步驟3）NaBH₄溶液的制備，步驟4）改性納米零價鐵的制備，步驟5）攪拌均勻，步驟6）穩定化處理。

具體地，所述方法包括如下步驟：

步驟1）FeSO₄溶液的制備：取FeSO₄·7H₂O置于容器中，加入適量超純水，用玻璃棒攪拌溶解，搖勻，制得0.01M的 FeSO₄溶液；

步驟2）含有聚乙烯吡咯烷酮的FeSO₄溶液的制備：取聚乙烯吡咯烷酮，在氮氣保護及攪拌器攪拌的條件下，使之溶解于0.01M FeSO₄溶液中，攪拌15min；