[發(fā)明專利]一種土壤修復(fù)劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910019485.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN109652080B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈重陽;褚獻(xiàn)獻(xiàn);滕驥南;顏安;曹夢(mèng);黃元仿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K17/08
• 分類號(hào): C09K17/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發(fā)明屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土壤修復(fù)劑及其制備方法。所述土壤修復(fù)劑通過納米零價(jià)鐵和微米蒙脫石混合后，進(jìn)行振蕩及后續(xù)處理得到。所述修復(fù)劑顆粒的粒徑范圍為500nm～74μm，Zeta電勢(shì)大小范圍為?40～23.5mV，測(cè)定波長為240nm；所述土壤修復(fù)劑的原料及工藝中使用的物品價(jià)格低廉，方便易得，且資源豐富，制備方法簡單，極大提高了納米零價(jià)鐵的修復(fù)效率，可推廣應(yīng)用于土壤修復(fù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土壤修復(fù)劑及其制備方法和應(yīng)用，更進(jìn)一步說，涉及一種具有高穩(wěn)定性和遷移性的土壤修復(fù)劑，包含其主要成分、制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米零價(jià)鐵是一種人工納米材料，具有較高的比表面積和較強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此能快速去除水體和土壤中的有機(jī)污染物(鹵代有機(jī)化合物、藥物廢物)和無機(jī)污染物(Mukherjee等，2015；Peeters等，2015)。但是納米零價(jià)鐵用于原位修復(fù)污染土壤時(shí)，易迅速形成團(tuán)聚體堵塞在小孔隙中，這極大地降低了納米零價(jià)鐵反應(yīng)的比表面積，限制了其修復(fù)能力。另外，納米零價(jià)鐵極易被土壤顆粒吸附，因此其在土壤中的擴(kuò)散范圍極其有限(Lenka等2016；Amal等，2018)。有研究表明，納米零價(jià)鐵在土壤中只能遷移幾英寸到幾英尺的距離，很難到達(dá)污染點(diǎn)位，故單獨(dú)使用納米零價(jià)鐵并不能滿足地下水和土壤原位修復(fù)的需要(Cook，2009)。

將納米零價(jià)鐵負(fù)載到膨潤土、活性炭、粘土、纖維素、沸石、碳納米管等材料上可以很好的解決上述問題。其中，膨潤土的主要成分是蒙脫石，蒙脫石是一種2:1型層狀粘土礦物，有較高的表面積和陽離子交換能力，帶有大量的負(fù)電荷，因此可負(fù)載納米零價(jià)鐵。

晏長成等(2013)提出的制備膨潤土負(fù)載納米零價(jià)鐵的方法是將亞鐵溶液滴入膨潤土和硼氫化鈉的混合液進(jìn)行制備。本發(fā)明提出一種新的制備方法，即先分別制備高純度的納米零價(jià)鐵和蒙脫石溶液，再將納米零價(jià)鐵負(fù)載于蒙脫石上，形成納米/微米復(fù)合顆粒。經(jīng)過蒙脫石修飾的納米零價(jià)鐵減少了零價(jià)鐵顆粒的聚集，分散性更強(qiáng)，反應(yīng)的比表面積更大，這提高了其在土壤和水體中的反應(yīng)性能，增強(qiáng)了納米零價(jià)鐵顆粒的穩(wěn)定性和流動(dòng)性。因此它可作為一種新型的土壤修復(fù)劑應(yīng)用于土壤修復(fù)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中納米零價(jià)鐵修復(fù)劑存在的遷移性低、易團(tuán)聚等問題，本發(fā)明提出一種新的具有高遷移性、不易團(tuán)聚的土壤修復(fù)劑的制備方法和應(yīng)用。且本發(fā)明提出的方法中涉及到的原材料方便易得，生產(chǎn)成熟、價(jià)格低廉，有批量生產(chǎn)的潛力和廣闊的發(fā)展前景，具體技術(shù)方案如下：

一種土壤修復(fù)劑，所述土壤修復(fù)劑為微米蒙脫石表面負(fù)載一單層納米零價(jià)鐵顆粒而形成的納米/微米復(fù)合顆粒懸浮液，由鋁、鐵、氧、碳、硅等元素組成；所述元素的重量分?jǐn)?shù)如下：鋁元素為51～53％，鐵元素為15～17％，氧元素為14～16％，碳元素為6～8％，硅元素為4～6％；

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述土壤修復(fù)劑的Zeta電勢(shì)范圍為-40～23.5mV；

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述納米/微米復(fù)合顆粒的直徑為500nm～74μm。

上述土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、制備納米零價(jià)鐵儲(chǔ)備液，所述納米零價(jià)鐵儲(chǔ)備液通過鐵的化合物制備而成，制備過程采用晏長成等(2013)提出的方法。

步驟2、制備微米蒙脫石膠體儲(chǔ)備液，根據(jù)Stokes定律，使用微米蒙脫石利用沉降-虹吸分離法制得。

步驟3、利用步驟1制備的納米零價(jià)鐵儲(chǔ)備液和步驟2制備的微米蒙脫石膠體儲(chǔ)備液，使納米零價(jià)鐵儲(chǔ)備液中的納米零價(jià)鐵顆粒負(fù)載于微米蒙脫石顆粒表面。

在上述方案的基礎(chǔ)上，所述步驟3具體包括如下步驟：

步驟3-1取一定量步驟1所述的納米零價(jià)鐵儲(chǔ)備液稀釋于去離子水中，將溶液pH調(diào)為5～6之間(保持酸性環(huán)境)；