[發明專利]一種修復汞污染土壤鈍化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110017548.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112852430B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 楊志輝;黃培成;楊衛春;廖騏;劉恢;曾蓋;龔航遠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C09K17/02
• 分類號: C09K17/02;C09K17/04;B09C1/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種修復汞污染土壤鈍化劑及其制備和應用。本發明的鐵?硫?硒負載生物炭材料以硫化亞鐵和亞硒酸鈉為中心物質，以缺氧高溫碳化的柚子皮生物炭作為載體，采用生物炭負載鐵?硫?硒的方法，制成用于汞污染土壤修復的鈍化劑。將合成的鈍化材料按照一定比例加入汞污染土壤中，并進行靜置，30d后，汞污染土壤中TCLP和水浸出態汞的最高去除率可以達到99％以上，土壤中可交換態，碳酸鹽結合態，無定形鐵錳氧化態明顯向有機結合態和殘渣態轉化。本發明所述鐵?硫?硒生物炭材料，制作過程簡單，成本低廉，且能有效降低土壤中汞的移動性和生物有效性。

技術領域

本發明屬于汞污染土壤修復技術領域，具體涉及一種修復汞污染土壤鈍化劑及其制備方法和應用。

背景技術

汞是一種對生物體具有強毒性的環境污染物。對人體神經系統具有嚴重損害。

現有的土壤汞污染治理方法主要為土壤淋洗、客土填埋、熱揮發等物理、化學方法，這些方法具有一定的去除效果，但是由于其操作流程復雜，成本較高，對土壤的理化性質擾動大，不適合大規模地應用于大面積汞污染土壤，并且常常會破壞土壤結構，導致土壤生物活性下降和土壤肥力退化，因此化學鈍化法成為一種可行的選擇。生物炭由于其吸附性能強，適用性廣，成本低，對土壤擾動小常用于修復土壤重金屬污染。

根據路易斯酸堿理論，汞屬于軟酸，硫、硒屬于軟堿，軟酸和軟堿之間具有很強的結合力，因此硫基化合物常被用于汞污染土壤的治理。但硫的過量添加或土壤環境的改變存在硫活化汞的可能。因此單一使用硫進行鈍化存在汞二次釋放的風險。而硒與汞結合性強，汞二次釋放風險低，但過量的硒存在污染土壤的可能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種環境友好，價格低廉，既減少汞二次釋放的風險又能減少硒的毒性，有效修復汞污染土壤的鐵-硫-硒負載生物炭材料土壤鈍化劑及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明一種修復汞污染土壤鈍化劑的制備方法，包括如下步驟：

將生物炭粉末加入亞鐵鹽溶液中，然后滴加硫化鈉溶液，第一次反應、固液分離，冷凍干燥，獲得硫化亞鐵負載生物炭，再將硫化亞鐵負載生物炭加入亞硒酸鈉溶液中，第二次反應，固液分離即得土壤鈍化劑。

本發明的制備方法，先制備硫化亞鐵負載生物炭，再利用硫化亞鐵對亞硒酸鈉具有良好的吸附效果，采用負載了硫化亞鐵的生物炭進一步進行硒的吸附，從而實現硒硫共同負載，發明人發現，亞硒酸鈉的加入，不僅可以進一步提升鈍化劑的鈍化能力，而且可以避免硫活化汞，降低汞二次釋放的風險。

優選的方案，所述生物碳粉末的獲取方法為：將柚子皮清洗、烘干、研磨、過100目篩取篩下物，將所得柚子皮顆粒進行碳化即得生物炭，碳化溫度為300-600℃，保溫時間為2-4h。

發明人發現，采用柚子皮為原料所制備的生物炭，比采取其他原料制備的生物炭，效果更佳。

優選的方案，所述亞鐵鹽溶液中，亞鐵離子的濃度為0.040-0.05mol/L。

優選的方案，所述亞鐵鹽選自硫酸亞鐵銨。

優選的方案，所述生物炭粉末與亞鐵溶液的固液質量體積比為10-20g：200ml。

優選的方案，將生物炭粉末加入亞鐵鹽溶液中，在氮氣氣氛下，于600-800rpm的攪拌速度下進行吸附10-14h，滴加硫化鈉溶液。

優選的方案，所述硫化鈉溶液中，硫化鈉溶液濃度為0.040-0.05mol/L。

優選的方案，所述亞鐵鹽溶液中的亞鐵離子與硫化鈉溶液中的硫化鈉的摩爾比為1:1。本發明中，硫化鈉的量應與亞鐵的量為1：1，以此保證硫化亞鐵的合成。

優選的方案，所述滴加硫化鈉溶液的時間為10-15min。