[發明專利]一種用于治理砷污染的超穩礦化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011033915.4
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112355041B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 段昊泓;郝培培;孔祥貴;段雪
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京化工大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08;C09K17/02;C09K17/06
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

本發明公開了一種用于治理砷污染的超穩礦化劑的制備方法及應用。所述的超穩礦化劑是通過旋轉液膜反應器將鈣鹽、鐵鹽及堿進行共沉淀反應制得，然后將其用于去除廢水中砷及重金屬砷污染土壤的治理修復。本發明所制備的超穩礦化劑具有非常高的活性，通過缺陷位錨定的方式能夠快速的將土壤中的砷礦化形成具有更為穩定結構的礦物形式，穩定性遠超氫氧化物和碳酸鹽，表現出超穩礦化態，解決了砷再次游離的難題。本發明的用于治理砷污染的超穩礦化劑及修復方法具有較高的經濟和環保價值，能夠在取得優異修復效果的同時有效降低成本。

技術領域：

本發明屬于水/土污染處理技術領域，特別涉及一種用于治理砷污染的超穩礦化劑的制備方法及應用。

背景技術：

據世界衛生組織公布，全球至少有5000多萬人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，其中，大多數為亞洲國家，而中國正是受砷中毒危害最為嚴重的國家之一。近年來，砷污染越來越嚴重，其數量和危害程度呈日益上升的趨勢。

砷污染主要的來源是工業來源和農業來源。工業來源主要是一些冶金企業廢水廢料的違規排放和化工企業廢水廢渣的排放。而農業砷排放來源則主要在農藥和化肥的濫用。砷作為一種非金屬的重金屬元素，和汞、磷等具有一定的毒性，一般用來作為農業生產的農藥和化肥。但是在大量使用這些農藥和化肥的時候，農藥和化肥中本來安全含量的砷則短時間在同個地區濃度迅速升高就造成一定的毒性，造成土壤和水體的污染。

隨著冶金、化工等產業的日益發展，以及含砷制品市場的日益拓大，含砷廢水的排放和污染問題，必將影響到人們的生活水平的提高，影響到人類生存環境的改善，所以解決砷污染問題已迫在眉睫。

在含砷廢水處理方面，主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、鐵氧體法、硫化物沉淀法等，這些方法適用于高濃度含砷廢水，產生大量的固廢，且難以達到國家對含砷廢水的排放要求。膜過濾、反滲透、電化學等方法能夠達標排放但成本高昂，難以實現大規模應用。

在砷污染土壤方面，2014年我國環境保護部和國土資源部首次聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示：我國土壤污染總超標率高達16.1％，其中砷超標率達到2.7％。在現有技術中，主要有淋洗法，電動修復法，植物修復法，原位鈍化法等，其中原位鈍化策略是通過原位添加鈍化劑，使土壤中重金屬的賦存形態發生變化，由生物有效性高的活性態轉化為生物有效性低的穩定態，從而降低其在土壤中的遷移性和生物可利用性，達到修復的目的。該技術在修復效果、操作靈活性、經濟性、大規模應用方面更具競爭力，也得到了國家主管部門的重點推薦和行業的青睞。目前市場上常見的鈍化劑主要依靠材料的靜電引力和表面吸附作用實現對砷離子的鈍化，這種鈍化方式作用力較弱，易受外界條件的影響，導致污染物脫附再次形成污染。

因此，基于以上分析，具有高效、易操作、成本低、綠色化特點的砷處理材料的制備極為必要。

發明內容：

本發明提供了一種用于治理砷污染的超穩礦化劑的制備方法，并將其用于去除廢水中砷及重金屬砷污染土壤的治理修復。所述的超穩礦化劑是通過旋轉液膜反應器將鈣鹽、鐵鹽及堿進行共沉淀反應制得。該制備方法過程便捷，原料廣泛，所制備的超穩礦化劑具有非常高的活性，通過缺陷位錨定的方式能夠快速的將土壤中的砷礦化形成具有更為穩定結構的礦物形式，其溶度積比相應氫氧化物或碳酸鹽的溶度積常數小數十個數量級，穩定性遠超氫氧化物和碳酸鹽，表現出超穩礦化態。因此，解決了砷再次游離的難題。本發明的砷污染超穩礦化劑及修復方法具有較高的經濟和環保價值，能夠在取得優異修復效果的同時有效降低成本。

本發明所述的用于治理砷污染的超穩礦化劑的制備方法如下：

a)將鈣鹽和鐵鹽溶于去離子水中得到混合鹽溶液；另外配制堿溶液；混合鹽溶液中鈣離子的濃度為0.05-0.5mol/L，鈣離子與鐵離子的物質的量之比為1.5-4.0，堿溶液中堿的物質的量為混合鹽溶液中總金屬離子物質的量的1.2-2倍；

b)將混合鹽溶液和堿溶液同時加入旋轉液膜反應器中，共混反應后將所得漿液離心，去離子洗滌、干燥即得超穩礦化劑。