[發明專利]一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202211344931.4
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115634659B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 應蓉蓉;孔令雅;蘆園園;胡哲偉;季文兵;張亞;馮艷紅;趙彩衣;張曉雨;尹愛經
• 申請（專利權）人: 生態環境部南京環境科學研究所
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;C09K17/40
• 代理公司: 北京彥開專利代理事務所(普通合伙) 16149
• 代理人: 楊艷秋

1.一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性納米零價鐵10～20份、填料20～45份、高分子聚合物4～7份、氨基酸組合物3～5份、緩釋碳源3～7份、復合微生物菌劑1～3份、去離子水30～55份；

其中，所述填料由膨潤土、海泡石、凹凸棒土按照質量比1:1:1混合而成；

所述高分子聚合物包括：羧甲基殼聚糖2～3份、聚乙二醇丙烯酸酯1～2份、陰離子聚丙烯酰胺1～2份；

所述氨基酸組合物由亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和精氨酸按照質量比1:3:1:2:4混合而成；

所述緩釋碳源由鋸末、稻殼和玉米淀粉按照質量比1:2:1混合而成；

所述復合微生物菌劑包括：放線菌0.2～0.8份、光合細菌0.1～0.5份、酵母菌0.4～0.9份、乳酸菌0.3～0.8份；

改性納米零價鐵的制備方法為：將FeSO₄·7H₂O溶解到乙醇水溶液中，然后向混合溶液中加入NaBH₄溶液和十六烷基三甲基溴化銨，然后以150～300W的功率超聲分散處理20～45min；最后將混合體系過濾后在氮氣保護條件下真空干燥處理，即可得到改性納米零價鐵；其中，FeSO₄·7H₂O、乙醇水溶液、NaBH₄溶液和十六烷基三甲基溴化銨的質量比為3:9:1:2；NaBH₄溶液的體積濃度為10～15％，乙醇水溶液的體積濃度為25～30％。

2.根據權利要求1所述的一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、按比例稱取所述改性納米零價鐵、填料、高分子聚合物、氨基酸組合物、緩釋碳源、復合微生物菌劑和去離子水；

S2、將步驟S1所述的填料和高分子聚合物加入到水熱反應釜中，在85～120℃條件下反應0.5～2.5h，反應過程中以55～75r/min的轉速持續攪拌；反應完成后，將反應產物利用乙醇超聲洗滌3～5次，然后在45～65℃、-0.09～-0.12MPa條件下真空干燥處理25～45min，得到物料A；

S3、將步驟S1所述的氨基酸組合物、緩釋碳源、復合微生物菌劑和去離子水依次加入反應釜中，然后在15～30℃、20～40kHz條件下以3000～5500r/min的速度超聲分散處理35～65min，得到物料B；

S4、將步驟S1所述的改性納米零價鐵、步驟S2所得物料A和步驟S3所得物料B依次加入到球磨機中，控制筒體轉速為12～18r/min，溫度為5～15℃，反應33～48min后離心分離、干燥處理，最后將干燥產物經100～300目篩網篩選后，即得所需土壤修復劑；

步驟S2中，所述填料使用前，將填料置于高壓蒸汽反應釜中，并通入飽和蒸汽，然后在380～420℃、2～5MPa條件下活化15～35min，待物料冷卻后粉碎至粒徑為500～700nm，得到活化填料；

步驟S3中，所述緩釋碳源使用前，將緩釋碳源加入水熱反應釜中，以3～5℃/min的升溫速率升溫至55～75℃，反應20～40min；待反應物料冷卻至常溫后，浸泡在體積濃度為20～25％的氨水中浸漬處理1～3h。

3.根據權利要求2所述的一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑的制備方法，其特征在于，將所述活化填料置于濃硫酸溶液中酸化處理3～7h，然后水洗至中性，最后在1350～1450℃條件下燒結3～5h，其中，所述濃硫酸溶液的體積濃度為85～92％。

4.根據權利要求2所述的一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述復合微生物菌劑使用前，將復合微生物菌劑與蒸餾水按照體積比1:3～5混合均勻，然后在24～43℃條件下培養5～15天，最后調節反應物pH至中性。

5.根據權利要求2所述的一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑的制備方法，其特征在于，步驟S4進行之前，將所述改性納米零價鐵、物料A和無物料B的混合物在50～200r/min條件下振蕩處理1.5～3.5h，振蕩過程中以0.5～0.8mL/min的供氣速度向混合物中通入通N₂。

6.根據權利要求1所述的一種基于改性納米零價鐵的土壤修復劑，其特征在于，所述改性納米零價鐵制備完成后，將改性納米零價鐵平鋪于峰值為220～250nm的低壓汞氣燈下方55～65mm處，照射14～16h后取出。