[發(fā)明專(zhuān)利]一種重金屬?gòu)?fù)合污染土壤修復(fù)劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110848239.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113563895B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi);彭程;宋慧慧;王戈慧;桑麗;梁瑋瑜;萬(wàn)江;李倩男;韓艷娜;羅凱倫;張琪;肖志華;錢(qián)佳浩;季曉雯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K17/40
• 分類(lèi)號(hào): C09K17/40;B09C1/08
• 代理公司: 上海翼勝專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種重金屬?gòu)?fù)合污染土壤修復(fù)劑及其制備方法和應(yīng)用。所述重金屬?gòu)?fù)合污染土壤修復(fù)劑包括甜菜堿改性納米零價(jià)鐵，所述甜菜堿改性納米零價(jià)鐵包括甜菜堿和納米零價(jià)鐵，所述甜菜堿包覆于所述納米零價(jià)鐵的表面；所述甜菜堿改性納米零價(jià)鐵的制備原料包括甜菜堿、七水合硫酸亞鐵和還原劑。本申請(qǐng)的重金屬?gòu)?fù)合污染土壤修復(fù)劑可以減少納米鐵材料在修復(fù)重金屬污染過(guò)程中易氧化的問(wèn)題，且能夠針對(duì)性的對(duì)重金屬?gòu)?fù)合污染土壤進(jìn)行修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬?gòu)?fù)合污染土壤修復(fù)劑及其制備方法和應(yīng)用，尤其是涉及鉛、鎘、砷等重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的修復(fù)。

背景技術(shù)

礦山開(kāi)采、冶煉和加工過(guò)程已導(dǎo)致不少重金屬如鉛、汞、鎘等進(jìn)入大氣、水、土壤，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解，并且可能通過(guò)食物鏈產(chǎn)生濃縮，從而造成公害。鎘、鉛和砷是自然界中毒性較強(qiáng)的金屬，鎘和砷已確定為致癌物，鉛為可能致癌物。2014年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂(yōu)，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出。從污染物超標(biāo)情況看，無(wú)機(jī)型為主，其中鎘、砷、鉛、鋅4種無(wú)機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0％、2.7％、1.5％、1.1％。因此，尋找一種有效的材料實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛、鎘、砷三種重金屬的高校去除是一項(xiàng)非常有必要的工作。

納米零價(jià)鐵(nZVI)是指粒徑為納米級(jí)(1-100nm)的零價(jià)鐵粉顆粒，由于它具有巨大的比表面積和優(yōu)越的吸附性能，價(jià)格低廉，原料易得，制備方法簡(jiǎn)單，在環(huán)境領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前的研究大多集中在改性nZVI對(duì)水中無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物的吸附去除，但是nZVI在應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)易團(tuán)聚和氧化的問(wèn)題，nZVI固定土壤中重金屬的研究還有很多的局限性，并且單純的納米零價(jià)鐵極易與介質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而在顆粒表面形成較厚的鐵氧化層，阻滯了污染物與活性Fe⁰的接觸。nZVI的改性方法主要包括三類(lèi)：表面改性、金屬改性和載體負(fù)載。表面改性可以有效地提高nZVI在水中的分散性及多孔介質(zhì)中的流動(dòng)性。通過(guò)將穩(wěn)定劑分子附著在nZVI上可以增強(qiáng)顆粒間的排斥力，或降低nZVI顆粒間的偶極吸力和電荷吸力，進(jìn)而防止顆粒間發(fā)生團(tuán)聚。金屬改性是通過(guò)添加一些不活潑的金屬來(lái)增加納米的活性位點(diǎn)從而抑制氧化的發(fā)生，還可以作為催化劑生成H₂成為污染物的強(qiáng)還原劑。負(fù)載型納米鐵粉是將納米零價(jià)鐵粘結(jié)在比表面積大、疏松多孔的固體載體表面。與普通的納米鐵相比，負(fù)載型納米鐵顆粒更加均勻且穩(wěn)定，反應(yīng)速率快，同時(shí)載體也會(huì)提供一定的活性位點(diǎn)，起到吸附污染物的作用。目前，已知許多研究人員對(duì)納米零價(jià)鐵做了許多表面改性和負(fù)載的研究，如下所示：

1)莫慧敏等(“海藻酸鈉改性納米零價(jià)鐵還原土壤中Cr(Ⅵ)”《環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》，第40卷第5期，2020年5月)公開(kāi)了一種液相還原法合成納米零價(jià)鐵(nZVI)及海藻酸鈉改性納米零價(jià)鐵(SA-nZVI)去除土壤中的水溶性Cr(VI)，并確定了去除Cr(VI)的SA最優(yōu)添加量為0.2％。

2)王俠等(“改性納米零價(jià)鐵對(duì)稻田土壤As污染的修復(fù)效能”《環(huán)境科學(xué)研究》，第30卷第9期，2017年9月)公開(kāi)了一種制備C-nZVI(殼聚糖基穩(wěn)定化納米零價(jià)鐵)的方法，并發(fā)現(xiàn)了淹水強(qiáng)化條件下，利用C-nZVI對(duì)稻田土壤As污染進(jìn)行異位去除與原位鈍化的聯(lián)合修復(fù)可以有效減少稻田土壤As生物有效性。

3)張永祥等(“F-127改性納米零價(jià)鐵及對(duì)水中2,4-DCP的去除”，《環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》，第39卷第8期，2019年8月)采用環(huán)境友好型材料Pluronic F-127對(duì)納米零價(jià)鐵(NZVI)進(jìn)行表面改性,形成分散型納米零價(jià)鐵(F-NZVI)，并用于水中2,4-DCP的去除，發(fā)現(xiàn)F-127對(duì)提高NZVI分散性和抗氧化性有顯著作用。