[發(fā)明專利]一種針對土壤重金屬污染的磁性土壤修復(fù)劑及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110500856.5
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113403083B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳濤;晏波;黃劍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;B09C1/08;C09K101/00
• 代理公司: 北京百歐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11930
• 代理人: 吳泳歷;鄒曉艷

本發(fā)明公開了一種針對土壤重金屬污染的磁性土壤修復(fù)劑及其制備方法和應(yīng)用，是以修復(fù)劑骨料、磁性材料核心體為原料，用重金屬捕收劑為改性劑制備得到；所述修復(fù)劑骨料為經(jīng)強堿活化處理后的二氧化硅；所述磁性材料核心體包括磁性材料Fe₃O₄、γ?Fe₂O₃；所述改性劑包括乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸三鈉鹽(NTA)、(S,S)?乙二胺?N,N?二琥珀酸三鈉鹽(EDDS)和巰基乙胺。本發(fā)明修復(fù)劑可有效鈍化土壤中的重金屬，降低其有效態(tài)含量，抑制植物對重金屬的吸收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤修復(fù)技術(shù)，特別是一種針對土壤重金屬污染的磁性土壤修復(fù)劑及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化進程的不斷加快，各種含有重金屬的污染物經(jīng)由工業(yè)廢氣、農(nóng)藥化肥、污水灌溉、廢棄物的堆積轉(zhuǎn)移等各種途徑不斷進入周圍的農(nóng)田土壤，造成嚴重的土壤重金屬污染(Cd、Pb、As、Cr等污染)。由于土壤重金屬具有不可逆和不能被降解的特性，這些重金屬進入農(nóng)田土壤后，會帶來巨大的危害，不僅對土壤微生物的數(shù)量、種群結(jié)構(gòu)有負面影響，而且干擾作物正常新陳代謝，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降。此外，這些重金屬在土壤中經(jīng)由農(nóng)作物吸收和富集后，其重金屬含量超標(biāo)，最終會經(jīng)由食物鏈進入人體，富集在人體不同的器官而無法排出，從而對人體各項生理功能造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，給人類的生活和健康帶來嚴重的威脅。因此，對土壤環(huán)境的修復(fù)和治理已迫在眉睫。

然而，由于土壤重金屬污染不像大氣和水體等污染容易察覺，其產(chǎn)生的危害具有一定的隱蔽性，因此，土壤重金屬污染問題的發(fā)現(xiàn)往往具有一定的滯后性，無法得到及時的修復(fù)和治理，一旦農(nóng)田土壤的重金屬污染的危害顯現(xiàn)，對重金屬的治理的難度加劇，且土壤重金屬的治理成本高、周期長、難度大，這些問題都對土壤重金屬的污染治理提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此，對于農(nóng)田土壤重金屬的污染問題應(yīng)提前預(yù)防，及時避免和阻止重金屬向農(nóng)業(yè)土壤的轉(zhuǎn)移，同時，針對易被重金屬污染的土壤，應(yīng)盡可能提高土壤自身鈍化重金屬的能力，從而降低土壤重金屬的毒性可能帶來的危害。針對不同的土壤重金屬的污染情況，采取恰當(dāng)?shù)耐寥佬迯?fù)措施，是降低土壤處理成本、提高土壤修復(fù)效率的主要治理對策。

目前常用的鈍化劑主要包括石灰性材料、含磷鈍化劑、炭材料、粘土礦物、有機肥、農(nóng)業(yè)廢棄物等。其中石灰性材料主要是通過改變土壤pH的方式實現(xiàn)重金屬的鈍化，但過多施用會顯著影響土壤理化性質(zhì)，導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)。含磷鈍化劑通常用于鉛的鈍化，但高濃度的磷也會導(dǎo)致砷等的浸出，增加其移動性，且作為富營養(yǎng)化的物質(zhì)，含磷鈍化劑也易污染周圍水體，因此其應(yīng)用范圍有一定的限制。炭材料則主要是利用其比表面積大的特點，通過吸附作用固定和鈍化重金屬，但此類鈍化劑穩(wěn)定性不夠，隨著炭的降解，其吸附的金屬會重新釋放入土壤中，造成再一次污染。有機肥和農(nóng)業(yè)廢棄物在處理土壤重金屬污染時也存在炭材料相似的問題，因而應(yīng)用范圍狹窄。粘土礦物也是利用比表面積大、結(jié)構(gòu)層帶電荷的特點，通過吸附、配位和共沉淀等方式實現(xiàn)重金屬的鈍化，但其對重金屬有較強吸附選擇性，僅適用于修復(fù)單一重金屬污染，對于復(fù)合重金屬污染土壤的治理則需要與石灰等堿性物質(zhì)配合使用，且通常采用改性處理來增強吸附效果，存在一定的二次污染風(fēng)險。

硅酸鹽類重金屬鈍化劑是一種重要的土壤重金屬修復(fù)劑，可通過與重金屬形成硅酸化合物、影響根際氧化還原力降低重金屬活性、改善土壤pH值抑制植物對重金屬的吸附、改變重金屬形態(tài)并阻礙重金屬向植株地上部分遷移等方式降低土壤中重金屬的活性并抑制植物吸收，從而可實現(xiàn)土壤重金屬污染的修復(fù)。目前硅酸鹽類重金屬鈍化劑的市場價格高達5000-10000元/t，雖然可以有效修改重金屬污染的農(nóng)田土壤，但是成本太高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種針對土壤中重金屬的具有氨基和巰基的捕收功能化磁性土壤修復(fù)劑，對重金屬具有顯著的鈍化固定作用，能顯著抑制植物對重金屬的吸收，具體技術(shù)方案如下：

一種針對土壤重金屬污染的磁性土壤修復(fù)劑，是以修復(fù)劑骨料、磁性材料核心體為原料，用重金屬捕收劑為改性劑制備得到；