[發明專利]一種表面改性摻雜二氧化硅的硫化亞鐵土壤重金屬鈍化劑的制備和應用

有效

• 申請號: 202110953814.7
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113528146B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 宋純鵬;李超然;廉銘銘;李小紅;張治軍
• 申請（專利權）人: 河南大學;河南河大納米材料工程研究中心有限公司
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 楊海霞

本發明屬于土壤重金屬污染治理技術領域，具體涉及一種表面改性摻雜二氧化硅的硫化亞鐵土壤重金屬鈍化劑的制備和應用。所述重金屬鈍化劑制備方包括：將硫化物溶解于氫氧化鈉水溶液中，在攪拌條件下加入泡花堿水溶液混合均勻制成堿液，然后加入亞鐵鹽水溶液，泡花堿生成納米二氧化硅微粒的同時亞鐵鹽與金屬硫化物反應生成硫化亞鐵，然后加入有機修飾劑，即得。本發明所述的鈍化劑，對Cu、Pb、Cd、As等多種重金屬均具有較好的鈍化效果，可直接添加到土壤中對重金屬鈍化處理，不但具有良好的鈍化修復功能，同時由于納米二氧化硅的作用能明顯提高植物對硅的吸收，產品可用于重金屬污染土壤的修復，還可起到一定的土壤生態修復作用。

技術領域

本發明屬于土壤重金屬污染治理技術領域，具體涉及一種表面改性摻雜二氧化硅的硫化亞鐵土壤重金屬鈍化劑、制備方法和應用。

背景技術

在工業發展迅速的時代下，金屬冶煉、工業廢水排放及農業農藥的使用等造成大量的重金屬進入環境中，重金屬污染狀況日益嚴重。重金屬在植物、動物體和微生物體內的積累會對其產生嚴重的毒害，且能通過食物鏈危及到人類，研究者們一直致力于環境污染的修復治理方面的技術研究。在眾多修復材料中，重金屬吸附鈍化材料可直接加入土壤中降低重金屬的遷移率以實現對土壤中重金屬的鈍化修復，具有吸附速度快，治理成本相對較低，可吸附多種重金屬等優點而越來越多的收到研究者們的關注。

硫化亞鐵作為鈍化劑對多種重金屬具有良好的鈍化效果，用于重金屬污染土壤的修復能起到很好的作用；但同時由于其極易氧化，儲存穩定性差，易導致安全事故，限制了其廣泛應用。針對上述問題，本發明構建了一種表面改性的二氧化硅/硫化亞鐵復合鈍化劑，大大提高了其儲存穩定性，有望運用于重金屬污染土壤的修復。

發明內容

本發明提供了一種表面改性摻雜二氧化硅的硫化亞鐵土壤重金屬鈍化劑，其采用在堿性條件下將硫化物與泡花堿溶解于水中，然后加入酸性的亞鐵鹽水溶液，在納米二氧化硅微粒生成的同時使亞鐵鹽與金屬硫化物發生反應生成硫化亞鐵，形成納米二氧化硅摻雜硫化亞鐵的產物，減少了硫化亞鐵與空氣中氧氣的接觸；同時通過有機物進行表面包覆修飾，進一步提高了硫化亞鐵的穩定性。

本發明還提供了上述表面改性摻雜二氧化硅的硫化亞鐵土壤重金屬鈍化劑的制備方法和在重金屬污染土壤修復中的應用。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種表面改性摻雜二氧化硅的硫化亞鐵土壤重金屬鈍化劑的制備方法，其包括以下步驟：

1）將硫化物溶解于堿液中，使pH值為12～13；

2）在攪拌條件下加入泡花堿水溶液，于20～40℃攪拌反應0.5～1 h；

3）加入亞鐵鹽水溶液開始反應，于40～60℃反應2～3 h，泡花堿由于pH值降低生成納米二氧化硅微粒，同時亞鐵鹽與硫化物反應生成硫化亞鐵；

4）加入有機修飾劑水溶液，于40～60℃下反應1～2 h，得到表面改性的納米二氧化硅摻雜的硫化亞鐵鈍化劑漿料；漿料過濾得到濾餅態鈍化劑，或經噴霧干燥得到粉體態鈍化劑。

具體的，步驟1）中，所述硫化物可以為硫氫化鈉、硫化鈉、硫化鉀和硫化銨等可溶性鹽中的一種或兩種以上任意比例的混合物，優選硫化銨或硫氫化鈉。

具體的，所述硫化物與亞鐵鹽的摩爾之比為（0.85～1.00）：1；泡花堿以二氧化硅計，二氧化硅與功能化合物硫化亞鐵的質量之比為1：（1～2）；有機修飾劑與亞鐵鹽的摩爾之比為（0.05～0.15）：1。所述泡花堿水溶液中二氧化硅質量濃度10%～30%。

具體的，步驟3）中，所述亞鐵鹽為硫酸亞鐵和/或氯化亞鐵等可溶性鹽，優選硫酸亞鐵。