一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法

技术领域

本发明涉及土壤重金属钝化技术领域，尤其涉及一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法。

背景技术

土壤重金属污染问题日益严峻，严重危害到了人类身体健康、降低人们生活水平，因此污染土壤的治理与修复迫在眉睫。

目前，治理重金属污染土壤的常规方法很多。物理修复技术操作成本较高，修复范围小；植物和微生物修复法修复周期长，且仅适宜单一重金属中低污染土壤。化学钝化技术是向重金属污染土壤中施入适宜的钝化剂材料，使重金属在土壤中的各赋存形态发生变化，降低其生物有效性进而修复重金属污染土壤。与物理修复技术及生物修复技术相比，钝化技术因处理时间短、经济成本低及适用范围广等优点，逐步为众多专家所接受，成为土壤重金属修复的热点研究方向之一。然而，目前大多数钝化剂都不同程度地存在重金属固定效果不稳定或引入环境不友好元素等问题，寻求环境友好型的高效原位钝化修复材料是近年来的研究热点。

鉴于此，有必要提供一种铅砷复合污染土壤的环境友好型土壤钝化剂的制备方法，以缓解在治理土壤污染的同时对其造成的二次污染等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法，通过此方法制备出的活性炭材料是一种环境友好型的重金属钝化剂，能有效的同步钝化土壤中的铅和砷，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)首先将玉米秸秆切成小块，洗净干燥后置于5％稀氨水中，在100℃条件下煮6h，随后洗净，在80℃条件下干燥24h，得到生物质材料；

(2)用硝酸铁和氯化钙配置成总摩尔浓度为1mol/L的铁钙复合溶液；

(3)将步骤(1)中获取的生物质材料完全浸没在步骤(2)的铁钙复合溶液中，在超声的条件下保持24h后，从铁钙复合溶液中取出生物质材料，然后在60℃的烘箱中烘干，得到烘干样品；

(4)将步骤(3)获得的烘干样品置于马弗炉中煅烧，冷却充分研磨后过100目筛，即获得Fe/Ca双金属生物质活性炭材料。

优选的，在步骤(2)所述铁钙复合溶液中，铁离子比上铁离子与钙离子之和的摩尔比为0.3～0.5:1。

优选的，在步骤(4)中，所述煅烧温度在600～800℃，时间为4～6h。

本发明采用的上述技术方案，具有如下显著效果：

(1)本发明是一种环境友好型的重金属钝化剂，能有效的同步钝化土壤中的铅和砷；

(2)本发明通过将玉米秸秆置于5％稀氨水中蒸煮，来疏通秸秆内部的导管孔，以增加材料的比表面积和增强吸附能力；

(3)本发明通过超声的方法，使得铁离子和钙离子能够均匀的分布在材料表面，显著的提高材料的吸附能力。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

实施例1

根据本发明的一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)首先将玉米秸秆切成小块，洗净干燥后置于5％稀氨水中，在100℃条件下煮6h，随后洗净，在80℃条件下干燥24h，得到生物质材料；

(2)用硝酸铁和氯化钙配置成总摩尔浓度为1mol/L的铁钙复合溶液，其中，Fe/Fe+Ca＝0.3:1；

(3)将步骤(1)中获取的生物质材料完全浸没在步骤(2)的铁钙复合溶液中，在超声的条件下保持24h后(微波功率1000W，温度维持在60℃)，从铁钙复合溶液中取出生物质材料，然后在60℃的烘箱中烘干，得到烘干样品；

(4)将步骤(3)获得的烘干样品置于马弗炉中煅烧，在600℃条件下煅烧6h，冷却充分研磨后过100目筛，即获得Fe/Ca双金属生物质活性炭材料。

实施例2

根据本发明的一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)首先将玉米秸秆切成小块，洗净干燥后置于5％稀氨水中，在100℃条件下煮6h，随后洗净，在80℃条件下干燥24h，得到生物质材料；

(2)用硝酸铁和氯化钙配置成总摩尔浓度为1mol/L的铁钙复合溶液，其中，Fe/Fe+Ca＝0.4:1；

(3)将步骤(1)中获取的生物质材料完全浸没在步骤(2)的铁钙复合溶液中，在超声的条件下保持24h后，(微波功率1000W，温度维持在60℃)，从铁钙复合溶液中取出生物质材料，然后在60℃的烘箱中烘干，得到烘干样品；

(4)将步骤(3)获得的烘干样品置于马弗炉中煅烧，在600℃条件下煅烧6h，冷却充分研磨后过100目筛，即获得Fe/Ca双金属生物质活性炭材料。

实施例3

根据本发明的一种新型铅、砷复合污染土壤钝化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)首先将玉米秸秆切成小块，洗净干燥后置于5％稀氨水中，在100℃条件下煮6h，随后洗净，在80℃条件下干燥24h，得到生物质材料；

(2)用硝酸铁和氯化钙配置成总摩尔浓度为1mol/L的铁钙复合溶液，其中，Fe/Fe+Ca＝0.5:1；

(3)将步骤(1)中获取的生物质材料完全浸没在步骤(2)的铁钙复合溶液中，在超声的条件下保持24h后，(微波功率1000W，温度维持在60℃)，从铁钙复合溶液中取出生物质材料，然后在60℃的烘箱中烘干，得到烘干样品；

(4)将步骤(3)获得的烘干样品置于马弗炉中煅烧，在600℃条件下煅烧6h，冷却充分研磨后过100目筛，即获得Fe/Ca双金属生物质活性炭材料。

对照1：

(1)首先将玉米秸秆切成小块，洗净干燥后置于5％稀氨水中，在100℃条件下煮6h，随后洗净，在于80℃条件下干燥24h。

(2)将步骤(1)获得的样品置于马弗炉中，在600℃条件下煅烧6h，冷却后充分研磨后过100目筛，即获得生物质活性炭材料。

分析实例

效果比对分析：

将实例1-3以及对照1所制备的材料作为土壤钝化剂应用于铅砷复合污染土壤中：

污染土壤中总铅含量为：1200mg/kg；土壤中总砷含量为：124.5mg/kg。经风干、研磨后，过20目尼龙筛制得。

分别称取20g土样于100m L塑料瓶中，按土壤质量的5％分别加入实例 1-3以及对比例1所制备的材料，混合均匀，加入0.5mL超纯水，用透气膜封住瓶口，放置12天后风干土样。取样，测定土壤中铅砷有效态的含量，具体结果如下表1所示：

表1不同材料对土壤中有效态铅砷的钝化稳定率

可以看出，对于固定土壤中的Pb、As，实施例1-3效果均好于对照1。当复合溶液中Fe、Ca的摩尔比需为Fe/Fe+Ca＝0.5:1时对砷的钝化效果最好，达到了65.7％，同时，对铅的钝化稳定率为40.2％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。