[發明專利]一種用于治理鎳污染的超穩礦化劑及其在含鎳廢水處理和鎳污染土壤修復中的應用

有效

• 申請號: 202011044094.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112390274B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 孔祥貴;毛方琪;段昊泓;段雪
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;清華大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;C09K17/08;C01F7/785
• 代理公司: 北京博爾赫知識產權代理事務所(普通合伙) 16045
• 代理人: 于武江

本發明公開了一種用于治理鎳污染的超穩礦化劑及其在含鎳廢水處理和鎳污染土壤修復中的應用。所述的超穩礦化劑為鈣基水滑石，其中的鈣原子游離后形成金屬空位，通過同晶取代或溶解?重構的方式，可以將鎳離子錨定在鈣基水滑石層板的晶格中，這樣就能夠快速的將廢水和土壤中的鎳離子礦化形成具有更為穩定結構的含鎳水滑石。在多重化學鍵的作用下，類水滑石材料的穩定性遠超氫氧化物和碳酸鹽，使得鎳離子難以游離出來，切斷了其由土壤借助根系向農作物傳輸的途徑，表現出優異的超穩礦化特性。此外，由于離子半徑匹配規則，鈣基水滑石還表現出良好的選擇性，在土壤重金屬污染原位修復中具有非常好的效果，且經濟環保，極具應用前景。

技術領域

本發明屬于土壤污染修復技術領域，具體涉及一種用于治理鎳污染的超穩礦化劑及其在含鎳廢水處理和鎳污染土壤修復中的應用。

背景技術

民為國基，谷為民命。糧食安全是國家安全的重要基礎。然而，重金屬污染耕地日益嚴峻。2014年中國國家環保局開展的全國土壤污染狀況調查公報顯示，全國耕地環境質量日益惡化，全國受污染土壤占比為16.1％，耕地污染點位超標率更是達到了19.6％，其中鎳污染超標率4.8％，僅次于鎘污染。據統計，我國每年受重金屬污染的糧食多達1500萬噸，因受重金屬污染而導致糧食減產高達1000多萬噸，直接經濟損失200多億元。

土壤重金屬污染問題已經引起了黨和國家的重視，土壤重金屬污染治理已經成為當前和今后一個時期我國工作的重中之重。

目前有關重金屬鎳污染土壤的修復技術有物理修復法，生物修復法和化學修復法等。原位鈍化法，是近年來的發展趨勢。主要是向污染土壤添加一種或多種鈍化材料，通過改變土壤中污染物形態，原位降低其活性，以減少農作物對污染物的吸收，達到安全利用的目的。目前的鈍化劑有無機材料、有機材料、微生物或者多材料復合。然而，由于土壤組成的復雜性及污染源的多元性，在重金屬污染的土壤中，不僅存在多種重金屬離子，而且還存在著大量對土壤無害甚至有利的其它離子，而目前常見的土壤重金屬鈍化劑如有機碳、羥基磷灰石、凹凸棒等，其活性組份單一，在作用過程中以物理吸附和靜電引力吸附為主，相互作用力弱，對重金屬離子的選擇性差，易脫附，導致鈍化劑用量增加且使用頻繁，推高了使用成本和修復難度，成為了制約重金屬原位鈍化技術發展的瓶頸。

因此，構筑結合力強、選擇性高、經濟環保的新型鈍化劑已成為目前鎳污染修復工作中亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種用于治理鎳污染的超穩礦化劑及其在含鎳廢水處理和鎳污染土壤修復中的應用。所述的超穩礦化劑為鈣基水滑石，其具有非常高的活性，其中的鈣原子游離后形成金屬空位，通過同晶取代或溶解-重構的方式，可以將鎳離子錨定在鈣基水滑石層板的晶格中，構筑成含鎳水滑石材料，這樣就能夠快速的將廢水和土壤中的鎳離子礦化形成具有更為穩定結構的水滑石。在多重化學鍵的作用下，類水滑石材料的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，使得鎳離子難以游離出來，切斷了其由土壤借助根系向農作物傳輸的途徑，表現出優異的超穩礦化特性。此外，由于離子半徑匹配規則，鈣基水滑石還表現出良好的選擇性，在土壤重金屬污染原位修復中具有非常好的效果，且經濟環保，極具應用前景。

本發明所述的含鎳廢水的處理方法為：將超穩礦化劑加入含鎳廢水中，超穩礦化劑與鎳離子的質量比為1.5-35:1，調控混合液的pH3.5，在室溫下震蕩5-120分鐘，即可去除溶液中的鎳。

本發明所述的鎳污染土壤的修復方法為：在鎳污染土壤耕種農作物前，先翻耕表面1-25cm的土壤，按照100-250kg/畝的使用量噴灑超穩礦化劑漿料，使超穩礦化劑與土壤充分接觸，所述的超穩礦化劑漿料的質量濃度為10-30％，然后噴水保濕，使土壤含水量保持在最大持水量的40-70％，20天后即可正常種植。

所述的超穩礦化劑為鈣基水滑石。

所述的鈣基水滑石的層板上的二價金屬離子為鈣離子。