本發(fā)明涉及一種新型土壤重金屬固定穩(wěn)定化材料，特別是一種快速高效持久的三唑類化合物復合重金屬固定穩(wěn)定化材料。

背景技術：

土壤污染是指具有生理毒性的物質(zhì)或過量植物營養(yǎng)元素進入土壤而導致土壤性質(zhì)惡化和植物生理功能失調(diào)的現(xiàn)象，包括農(nóng)業(yè)耕地污染、城市棕色地塊污染以及礦區(qū)土壤污染。土壤雖具有一定的自凈能力，但其一旦被污染，特別是被重金屬污染，就很難恢復。在過去很長一段時間里，土壤污染問題一直沒有得到足夠重視，直到近年來“鎘大米”“毒生姜”“癌癥村”“砷中毒”等嚴重土壤污染事件的發(fā)生和突發(fā)性環(huán)境公共事件的曝光，才使得土壤污染防治真正引起社會公眾的重視。

土壤污染形勢異常嚴峻。目前我國土壤污染呈日趨加劇的態(tài)勢，防治形勢十分嚴峻。我國土壤污染區(qū)域分布較廣，根據(jù)環(huán)境保護部和國土資源部2014年4月17日公布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》，目前全國土壤總的點位超標率為16.1%，而耕地土壤點位超標率更高達19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，目前全國糧食播種面積為20.27億畝，由此推測，有待修復的耕地土壤面積為3.9億畝。研究結(jié)果表明不同賦存形態(tài)的重金屬，其生理活性和毒性均有差異。其中以水溶態(tài)和可交換態(tài)的活性、毒性最大，殘渣態(tài)的活性最小。

土壤污染防治技術不成熟。與嚴峻的土壤污染形勢相對應，我國的土壤污染防治技術尚顯薄弱。由于污染土壤面積大，污染程度深淺不一，自然條件復雜多變，對土壤污染防治技術和工藝要求極高?，F(xiàn)有的土壤污染防治技術不成熟，物理治理方法花費巨大，化學修復方法容易引起土壤質(zhì)量下降，生物修復方法耗時太長。廣受關注的重金屬污染土壤修復技術還處在試驗階段，迄今為止國內(nèi)還沒有成功的重金屬污染土壤修復案例。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種基于三唑類化合物復合的土壤重金屬高效持久的固定穩(wěn)定化處理材料，能夠同時處理多種重金屬污染土壤，且易于施工，綜合性能顯著優(yōu)于已有材料。

本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是采用了一種基于三唑類化合物復合的土壤重金屬高效清潔處理材料：

一種土壤重金屬高效固定穩(wěn)定化處理材料是由三唑類化合物、磷酸化合物、鐵化合物、二硫代氨基甲酸鹽及硫酸鋁等材料組合而成。

其中三唑類化合物是指苯并三唑、甲基苯并三唑、氨基三唑、二氨基三唑、二苯基三唑、羥基苯并三唑、硝基苯并三唑及其鈉鹽、鉀鹽和銨鹽。三唑類化合物重量0.5-60部，三唑類化合物含量高于60部，則穩(wěn)定性降低，容易固體析出，含量低于0.5，則重金屬穩(wěn)定化處理不完全，效果降低。

磷酸化合物是指正磷酸、亞磷酸、偏磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸、磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽。磷酸化合物0-40部。

鐵化合物是指硫酸亞鐵、氯化亞鐵亞鐵鹽，氯化鐵、硫酸鐵鐵鹽。鐵化合物0-60部。

二硫代氨基甲酸鹽是指二乙基二硫代氨基甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鉀、哌嗪-雙-二硫代氨基甲酸鈉、哌嗪-雙-二硫代氨基甲酸鉀等。二硫代氨基甲酸鹽0-30部。

此外，還復合了硫酸鋁0-10部。

本發(fā)明的一種持久高效三唑類復合重金屬固定穩(wěn)定化材料組成中還含有表面活性劑等溶解助劑和溶劑水，提高體系的穩(wěn)定性，其中三唑類化合物、磷酸化合物、鐵化合物、二硫代氨基甲酸鹽及硫酸鋁含量為5.0～99.5w/w%，含量低于5.0%，則重金屬穩(wěn)定化處理不完全，效果降低，固含量高于99.5%，則不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)固體析出；非離子表面活性劑溶解助劑0.1-5 w/w%，和水1-90 w/w %。

本發(fā)明的一種持久高效三唑類復合重金屬固定穩(wěn)定化材料使用時重金屬污染土壤100部，重金屬清潔處理材料1-30部，攪拌混合，靜置熟化24小時。

本發(fā)明對比現(xiàn)有技術有如下的有益效果：

1）本發(fā)明一種持久高效三唑類復合重金屬固定穩(wěn)定化材料是無機、有機材料協(xié)同作用：有些重金屬與有機的三唑類化合物和二硫代氨基甲酸鹽反應活性高，有些重金屬與無機的磷酸化合物、鐵化合物和硫酸鋁反應活性高，可以互補，快速與各種重金屬發(fā)生固定穩(wěn)定化反應，且每種重金屬均以最穩(wěn)定的狀態(tài)存在，不會發(fā)生置換溶出，發(fā)揮長時間的重金屬固定穩(wěn)定化作用。

2）本發(fā)明土壤重金屬固定穩(wěn)定化處理材料的組成中各材料均為常見材料，成本低廉，對環(huán)境無二次污染，且處理效率高，見效快，用量少，工藝簡單，操作方便。

3）本發(fā)明土壤重金屬固定穩(wěn)定化處理材料對鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、銀（Ag）和類金屬砷（As）等陰、陽離子形式均有很好的沉淀或固定穩(wěn)定化處理效果，可以同時去除。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。所描述的實施例及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。

配制濃度為氯化銅（銅濃度15g/L）、氯化鋅（鋅濃度27g/L）、三氯化鉻（三價鉻濃度15g/L）、重鉻酸鉀（六價鉻濃度10g/L）、硝酸鎘（鎘濃度0.2g/L）、硝酸鎳（鎳濃度10g/L）、砷酸鈉（砷濃度10g/L）；

現(xiàn)場取回土壤，干燥粉碎，過100目曬；

取土樣100g，按照下表1比例與50ml上述重金屬溶液混合，自然養(yǎng)護熟化24小時，干燥粉碎，過100目曬，得到模擬重金屬污染土壤：

表1模擬重金屬污染土壤組成（ml）

土壤一：Cu²⁺1500mg/Kg、Zn²⁺2700mg/Kg、Cr³⁺1500mg/Kg、Ni²⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg；

土壤二：Cu²⁺1500mg/Kg、Cr⁶⁺1000mg/Kg、Ni²⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg、As⁵⁺1000mg/Kg；

土壤三：Zn²⁺2700mg/Kg、Cr³⁺1500mg/Kg、Cr⁶⁺1000mg/Kg、Ni²⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg；

土壤四：Cu²⁺1500mg/Kg、Cr³⁺1500mg/Kg、Cr⁶⁺1000mg/Kg、Cd²⁺20mg/Kg、As⁵⁺1000mg/Kg。

實施例和比較例

稱取上述表1的模擬重金屬污染土壤10g，加入去離子水5g，混合均勻，用本發(fā)明限定的不同組成的三唑類復合重金屬固定化材料處理，每種土壤中分別加入3g重金屬固定化材料和2g水，攪拌均勻，靜置24小時，制得實施例和比較例的待測土樣。

根據(jù)Tessier連續(xù)提取法，用去離子水浸提土壤中可溶態(tài)重金屬，pH7，25℃，按照水和土壤比100：1加水，震蕩2小時，6000r/min離心20min取上層清液，再用1mol/L的MgC1₂溶液提取可交換態(tài)重金屬，pH7，25℃，按照MgC1₂溶液和土壤比100：1加MgC1₂溶液，震蕩2小時，6000r/min離心20min取上層清液。再用電感耦合等離子體儀器測試溶液中的重金屬含量，從而評價本發(fā)明土壤重金屬清潔處理材料對重金屬的處理效果，結(jié)果見表2-4。

比較例是上述同樣的方法，用目前常用的螯合劑磷酸鈉取代本發(fā)明的重金屬固定化材，處理模擬重金屬污染土壤，結(jié)果表5。

重金屬固定化材料1組成：

三唑化合物：羥基苯并三唑 30重量部

磷酸化合物：偏磷酸 10重量部

二硫代氨基甲酸鉀化合物：二乙基二硫代氨基甲酸鈉 8重量部

表面活性劑：聚合環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷表面活性劑 2重量部

溶劑： 水 50重量部

表2重金屬固定化材料1處理污染土壤結(jié)果

重金屬固定化材料2組成：

三唑化合物：羥基苯并三唑 30重量部

鐵化合物：氯化亞鐵 10重量部

二硫代氨基甲酸鉀化合物：二乙基二硫代氨基甲酸鈉 8重量部

表面活性劑：聚合環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷表面活性劑 2重量部

溶劑： 水 50重量部

表3重金屬固定化材料2處理污染土壤結(jié)果

重金屬固定化材料3組成：

三唑化合物：羥基苯并三唑 30重量部

二硫代氨基甲酸鉀化合物：二乙基二硫代氨基甲酸鈉 8重量部

硫酸鋁： 10重量部

表面活性劑：聚合環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷表面活性劑 2重量部

溶劑： 水 50重量部

表4重金屬固定化材料3處理污染土壤結(jié)果

對照組：20%的磷酸鈉水溶液

表5對照組處理污染土壤結(jié)果

從試驗結(jié)果看：本發(fā)明的三唑類復合重金屬固定穩(wěn)定化材料，對多種重金屬（陰、陽離子）均有優(yōu)異的固定穩(wěn)定化處理效果，且每種重金屬均以最穩(wěn)定的形態(tài)存在，處理后的土壤重金屬均達到安全的濃度范圍，大大超過了單一螯合劑重金屬固定穩(wěn)定化材料的處理效果。