[發(fā)明專利]一種土壤重金屬污染原位修復(fù)用木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111303894B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓永萍;郭碩;趙月霞;賈新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合大學(xué)
• 主分類號: C09K17/32
• 分類號: C09K17/32;B09C1/08;C08J3/24;C08L97/00;C08L79/04;C08L5/08;C09K101/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 張晶

本發(fā)明公開了一種土壤重金屬污染原位修復(fù)用木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑及其制備方法。以木質(zhì)素、聚天冬氨酸和脫乙酰度為85％～95％的殼聚糖為原料，通過環(huán)氧氯丙烷逐步交聯(lián)、互穿網(wǎng)絡(luò)作用，制備木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑。其中各種組分用量的質(zhì)量比為木質(zhì)素：聚天冬氨酸：殼聚糖：環(huán)氧氯丙烷＝8～10：2～3：1～1.5：8～15；反應(yīng)溫度為40℃～60℃。該制備方法，操作簡單、操作環(huán)境安全，所得木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑可用于原位修復(fù)土壤Cr及Hg重金屬污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)領(lǐng)域，涉及一種土壤重金屬污染原位修復(fù)用穩(wěn)定劑，具體涉及一種用于穩(wěn)定土壤中C_r及Hg重金屬的木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑及其制備方法。

背景技術(shù)

土地資源是人類賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)化和城市化進程的加速，含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤環(huán)境，尤其是農(nóng)田土壤重金屬污染日益嚴重。據(jù)報道，2015年我國土壤污染物超標率總數(shù)達到了16.1％，其中無機污染占82.8％。與水污染相比，土壤重金屬污染更具隱蔽性，對生態(tài)和人體健康危害更為嚴重。其中，以Cr、Hg為代表引發(fā)的大范圍土壤重金屬重度污染，不僅影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且可通過食物鏈危害人畜健康，引發(fā)癌癥、水俁病等典型病癥。此外，土壤中的重金屬來源復(fù)雜，種類繁多，不同形態(tài)、不同種類重金屬之間及與土壤組成之間的相互作用，都增加了土壤重金屬污染的治理難度。

目前，土壤重金屬污染修復(fù)大體可分為原位鈍化和通過各種技術(shù)手段將重金屬從土壤中脫除兩種。其中原位鈍化法因修復(fù)速度快、操作簡單、治理效果好而被廣泛認可。原位鈍化法的關(guān)鍵是選擇合適的重金屬穩(wěn)定劑。

眾多研究表明，石灰石、磷礦石、Fe/Mn氧化物等均對重金屬表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，且來源廣泛。但存在環(huán)境穩(wěn)定性差(受環(huán)境pH影響大)，針對性強，常常需要多種穩(wěn)定劑復(fù)合使用，從而加大操作難度。而對多種金屬穩(wěn)定效果優(yōu)異的黃原酸酯類和二硫代胺基甲酸鹽類衍生物等金屬螯合劑，因成本過高不適用大范圍的土壤修復(fù)。此外，現(xiàn)有的穩(wěn)定劑易導(dǎo)致土壤二次污染，如在固定土壤重金屬的同時造成有機質(zhì)及作物生長必要元素流失，或因pH改變過大導(dǎo)致土壤板結(jié)等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種土壤重金屬污染原位修復(fù)用木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑，該復(fù)合穩(wěn)定劑在一定時間內(nèi)(6個月左右)對土壤中Cr及Hg表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定效果，降解后具有改良土壤、增強肥效和促進植物生長特性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述土壤重金屬污染原位修復(fù)用木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種土壤重金屬污染原位修復(fù)用木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑，該木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑以木質(zhì)素、聚天冬氨酸和殼聚糖為原料，通過環(huán)氧氯丙烷逐步交聯(lián)及互穿網(wǎng)絡(luò)作用制得，其中，各成分的質(zhì)量比為：木質(zhì)素：聚天冬氨酸：殼聚糖：環(huán)氧氯丙烷＝8～10：2～3：1～1.5：8～15。

其中，所述木質(zhì)素為溶解于pH大于等于10水溶液中的堿木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鈉。

由于交聯(lián)反應(yīng)在均相(溶液)中進行，必須先使原料溶解，而環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下交聯(lián)反應(yīng)比較理想，所以使用只在堿性條件下溶解的堿木質(zhì)素，而木質(zhì)素磺酸鹽溶解性對pH值要求不大高。

其中，所述殼聚糖的脫乙酰度為85％～95％。

本發(fā)明還提供上述土壤重金屬污染原位修復(fù)用木質(zhì)素基復(fù)合穩(wěn)定劑的制備方法，該方法包括下述步驟：

(1)將殼聚糖溶解于異丙醇中，使殼聚糖的質(zhì)量濃度為2wt％，并加入體積為異丙醇溶液1/10的40wt％的NaOH水溶液，在室溫下攪拌1.5～2.5h，使殼聚糖充分溶脹和堿化，制得殼聚糖溶液；

所用的異丙醇使殼聚糖溶脹，氫氧化鈉使殼聚糖堿化。

(2)將聚天冬氨酸加去離子水中，混合成10wt％聚天冬氨酸水溶液。