一種重金屬污染土壤修復(fù)劑及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于土壤污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬污染土壤修復(fù)劑及應(yīng) 用。 技術(shù)背景：
[0002] 據(jù)環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部2014年公布《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示:全國(guó) 土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄 地土壤環(huán)境問題突出。工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等人為活動(dòng)以及土壤環(huán)境背景值高是造成土壤污染或 超標(biāo)的主要原因。全國(guó)土壤總的超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比 例分別為11.2%、2.3 %、1.5 %和1.1 %。污染類型以無機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染 比重較小，無機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。
[0003] 從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方；長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、東北老工 業(yè)基地等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大；鎘、 汞、砷、鉛4種無機(jī)污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢(shì)。
[0004] 主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴。若以第二次全國(guó)土地調(diào)查 結(jié)果為準(zhǔn)，我國(guó)耕地最新數(shù)據(jù)為203077萬畝來計(jì)算，中重度污染的耕地面積占2.9%，已經(jīng) 達(dá)到5889萬畝。
[0005] 目前針對(duì)土壤重金屬污染的治理方法主要有固定化/穩(wěn)定化、淋洗法、洗土法、電 動(dòng)力學(xué)修復(fù)法、化學(xué)還原法、植物修復(fù)、微生物修復(fù)，總體存在修復(fù)效率低、處理成本高等問 題。傳統(tǒng)的修復(fù)方法如填埋、淋洗、電化學(xué)等工程量大，成本高、而且常常導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞 和某些營(yíng)養(yǎng)元素丟失。因此，開發(fā)一種低成本、簡(jiǎn)單、高效、環(huán)境友好的土壤修復(fù)藥劑具有重 要意義。
[0006] 化學(xué)鈍化修復(fù)劑是一種高效經(jīng)濟(jì)的面源污染治理技術(shù)，該技術(shù)也符合我國(guó)可持續(xù) 發(fā)展的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種重金屬污染土壤修復(fù)劑，采用生物質(zhì)炭、 α-環(huán)糊精、葡萄糖、鐵粉、硫酸亞鐵、聚丙烯酰胺、硫化鈉、硫脲按比例混合，制成土壤修復(fù) 劑，根據(jù)污染程度按一定比例添加到重金屬污染土壤中，通過吸附、離子交換、還原、螯合等 協(xié)同作用與土壤中的重金屬發(fā)生反應(yīng)，使重金屬形成穩(wěn)定的化學(xué)形態(tài)，阻止其環(huán)境迀移和 擴(kuò)散，降低重金屬在環(huán)境中的毒害程度。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種重金屬污染土壤修復(fù)劑，其原料由生物 質(zhì)炭、α-環(huán)糊精、葡萄糖、鐵粉、硫酸亞鐵、聚丙烯酰胺、硫化鈉、硫脲組成，所述的土壤修復(fù) 劑各原料的重量百分比為：
[0009] 生物質(zhì)炭 30-45%;
[0010] α-環(huán)糊精 10-25%;
[0011]葡萄糖 10-15%;
[0012] 鐵粉 10-15%;
[0013] 硫酸亞鐵 10-15%;
[0014] 聚丙烯酰胺5-10%;
[0015] 硫化鈉 1-5%;
[0016]硫脲 1-5%;
[0017]所述的生物質(zhì)炭是以秸桿和氧化鈣的混合物為原料，所述秸桿和氧化鈣的質(zhì)量比 為20:1，在體系壓力為20kPa、熱解溫度為500°C的條件下真空熱解30min，通過研磨處理得 到的粒徑為3mm以下的固體粉末；
[0018]所述的α-環(huán)糊精、葡萄糖、鐵粉、硫酸亞鐵、聚丙烯酰胺、硫化鈉、硫脲分別為2mm以 下的固體粉末。
[0019] 進(jìn)一步地，所述修復(fù)劑中各原料的質(zhì)量百分比為：
[0020] 生物質(zhì)炭45%;
[0021] α-環(huán)糊精 10%;
[0022]葡萄糖 10%;
[0023]鐵粉 10%;
[0024] 硫酸亞鐵10%;
[0025] 聚丙烯酰胺5%;
[0026] 硫化鈉5%;
[0027]硫脲 5%;
[0028]本發(fā)明一種重金屬污染土壤修復(fù)劑，通過將生物質(zhì)炭、α-環(huán)糊精、葡萄糖、鐵粉、硫 酸亞鐵、聚丙烯酰胺、硫化鈉、硫脲按上述比例攪拌混合均勻，即得到修復(fù)藥劑。
[0029] 本發(fā)明一種重金屬污染土壤修復(fù)劑，按上述過程獲得混合物后，添加到重金屬污 染土壤中，所添加的修復(fù)藥劑量為污染土壤重量的1-10%，再噴灑少量的水使得土壤保持 濕潤(rùn)。
[0030] 該藥劑可以用于單一重金屬污染土壤的治理，也適用于復(fù)合重金屬污染的治理， 適用于大面積重金屬污染土壤修復(fù)，包括重金屬污染的礦山修復(fù)以及重金屬使用生產(chǎn)企業(yè) 污染場(chǎng)地的修復(fù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的修復(fù)藥劑具有制備方法簡(jiǎn)單、可行、治理效果 好的優(yōu)點(diǎn)。
[0031] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
[0032] 修復(fù)劑中的生物質(zhì)炭通過真空熱解生物質(zhì)獲得，在真空條件下制得的生物質(zhì)炭孔 隙率高，吸附值高；以秸桿等生物質(zhì)為原料，充分利用資源，避免因其焚燒造成環(huán)境污染。通 過添加氧化鈣促進(jìn)秸桿在真空熱解的過程中炭的產(chǎn)量增加，通過真空熱解得到的生物質(zhì) 炭，具有比表面積大，孔道豐富，易吸附各類重金屬離子，降低土壤中迀移性重金屬離子的 濃度；制得的生物質(zhì)炭中的氧化鈣自身可使土壤pH值提高土壤表面負(fù)電荷增加，從而土壤 對(duì)重金屬的親和性增加；另一方面pH值升高，也有利于MOH+的存在而提高重金屬離子的吸 附量，同時(shí)促使土壤中重金屬形成氫氧化物或結(jié)合態(tài)沉淀或共沉淀。
[0033] α-環(huán)糊精是由葡萄糖環(huán)構(gòu)成的錐筒狀分子，由六個(gè)葡糖糖分子構(gòu)成。環(huán)糊精圓筒 內(nèi)為疏水區(qū)，圓筒直徑約為〇.6nm，具有容納其他形狀和大小適合的疏水性物質(zhì)的分子或基 團(tuán)而嵌入洞中，形成包合物的特性。環(huán)糊精吸附重金屬離子和有機(jī)污染物，基本上是通過包 絡(luò)作用進(jìn)行的。環(huán)糊精可以直接和重金屬離子配位生成多核金屬化合物。
[0034]聚丙烯酰胺是高分子聚合物，有良好的水溶性，無毒、無腐蝕性、可以改善土壤的 物理性能，增加土壤大團(tuán)聚體數(shù)目，提高土壤導(dǎo)水性和含水量，減緩?fù)寥懒魇В茏屚寥琅c 鈍化劑充分接觸;此外，聚丙烯酰胺具有羧基和酰胺基等活性基團(tuán)，可通過與土壤顆粒表面 的金屬離子形成配位鍵，有使穩(wěn)定鉻離子的協(xié)同作用；
[0035]葡萄糖是一種天然高分子化合物，是自然界來源豐富的一種可再生物質(zhì)，可降解， 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。其分子鏈中存在著大量可反應(yīng)的羥基和糖苷鍵，可吸附大量的重金 屬咼子；
[0036]硫化鈉可與可交換態(tài)重金屬離子反應(yīng)形成穩(wěn)定的化學(xué)形態(tài)，阻止其環(huán)境迀移和擴(kuò) 散，降低重金屬在環(huán)境中的毒害程度。
[0037]硫脲與可交換態(tài)重金屬離子反應(yīng)形成穩(wěn)定的化學(xué)形態(tài)，形成穩(wěn)定化的沉淀物。 [0038]鐵粉和硫酸亞鐵的還原性能高，可將二價(jià)鎘還原，易溶于水，價(jià)格便宜
[0039] 除了上述組分各自的吸附、還原、沉淀、絡(luò)合等作用外，生物質(zhì)炭的加入能很好地 改善土壤理化性質(zhì)，大大增強(qiáng)土壤的通透性;在聚丙烯酰胺的作用下，氨有水的土壤環(huán)境 中，促進(jìn)各組分在土壤中分散，最大限度地與土壤接觸反應(yīng)。
[0040] 通過上述組分發(fā)揮協(xié)同作用，使得重金屬在土壤中的浸出率大大降低，達(dá)到并優(yōu) 于國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】：
[0041 ] 實(shí)施例1
[0042]試驗(yàn)土壤采集自某重金屬污染區(qū)域，該區(qū)域土壤表層中的重金屬含量高于《土壤 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)污染的實(shí)際情況進(jìn)行修復(fù)：
[0043] (a)、從土壤中取樣，檢測(cè)根據(jù)固體廢物《浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/ T299-2007)采用翻轉(zhuǎn)振蕩器對(duì)土壤進(jìn)行浸出試驗(yàn)，檢測(cè)修復(fù)前的土壤重金屬濃度；
[0044] (b)、土壤修復(fù)劑制備：
[0045] 以秸桿和氧化鈣的混合物為原料，所述秸桿和氧化鈣的質(zhì)量比為20:1，在體