本發(fā)明公開了一種常溫重金屬穩(wěn)定劑及使用其穩(wěn)定土壤重金屬的方法，屬于重金屬穩(wěn)定劑合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，常用的土壤固化/穩(wěn)定劑主要包括以下幾種類型：1.水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)材料固化；2.瀝青、聚乙烯等熱塑性有機(jī)材料和脲甲醛、聚酯等熱固性有機(jī)材料固化；3.玻璃化技術(shù)；4.硫酸亞鐵、磷酸鹽、氫氧化鈉、高分子有機(jī)物等藥劑穩(wěn)定化。由于技術(shù)和費(fèi)用等方面的原因，以水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)材料為添加劑的固化/穩(wěn)定化應(yīng)用最廣泛，占項(xiàng)目數(shù)的94％。
水泥是一種無機(jī)水硬性膠凝材料，其主要成份為硅酸二鈣和硅酸三鈣，加水后能發(fā)生水化反應(yīng)，生成堅硬的水泥固化體，它是最常用的危險廢物固化劑。水泥固化的機(jī)理主要是重金屬可以通過化學(xué)吸附、離子交換、沉降、包封等多種方式與水泥發(fā)生水化反應(yīng)，最終以氫氧化物或絡(luò)合物的形式固定在水泥水化形成的水化硅酸鹽膠體表面，同時添加水泥能夠提高土壤的pH，使重金屬轉(zhuǎn)化為溶解度較低的氫氧化物或碳酸鹽類沉淀，從而抑制了重金屬的浸出與遷移。水泥固化因?yàn)榫哂泄袒牧蟻碓簇S富、處理費(fèi)用低、效果好、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，但處理后水泥固化體具有較多的毛細(xì)孔，使得固化體中的重金屬易于解析，且抗酸性較差；固化體體積增加比較大；而且含水泥類成份的材料添加到土壤后，會導(dǎo)致處理后土壤硬化、增容，而且單純靠水化反應(yīng)后形成的水化硅酸鹽膠體和粘土礦物的吸附作用對土壤中重金屬的固定效果容易受外界環(huán)境條件的影響，土壤經(jīng)過長期的風(fēng)化和酸雨侵蝕，其中的重金屬存在著會重新浸出的潛在危險，同時也不利于進(jìn)一步生態(tài)恢復(fù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對傳統(tǒng)土壤重金屬固化劑在制備和使用過程中出現(xiàn)的，重金屬離子易于解析，抗酸性較差，固化體體積較大，容易對土壤造成二次污染的問題，提供了一種常溫重金屬穩(wěn)定劑及使用其穩(wěn)定土壤重金屬的
依次稱取100g纖維素，120g殼聚糖，倒入球磨機(jī)中，按球料比為15∶1加入球磨珠，調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至290r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至560r/min，每30min正反向交替運(yùn)行，收集球磨料，將其置于真空干燥箱中，于60℃條件下，保存4h，得混合粉末；稱取7g上述所得混合粉末，倒入盛有100mL1-丁基-3-甲基氯代咪唑的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至500r/min，加熱升溫至98℃，恒溫攪拌10min后，再加入8g納米四氧化三鐵，繼續(xù)攪拌混合30min；待攪拌結(jié)束，將燒杯中物料倒入離心機(jī)，與1200r/min轉(zhuǎn)速下離心脫泡10min，得脫泡液；在混料機(jī)中，依次加入180mL真空泵油，10mL吐溫80，80mL質(zhì)量濃度為0.4mol/L硫酸鈉溶液，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至800r/min，加熱升溫至95℃，恒溫攪拌混合20min，再通過滴液漏斗將上述所得脫泡液以2mL/min速率滴加至混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌混合2h，停止加熱；待混料機(jī)中物料自然冷卻至室溫，用磁鐵分離得沉淀物，用去離子水洗滌沉淀物3次，再用無水乙醇洗滌3次，隨后將沉淀物轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥箱中，于2℃條件下冷凍干燥10h，即得常溫重金屬穩(wěn)定劑；稱取100g上述所得常溫重金屬穩(wěn)定劑，倒入盛有1L去離子水的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于100W功率超聲處理8min，隨后通過噴壺噴灑至1m2受重金屬污染的土壤表面，再在土壤表面覆蓋一層1mm厚的黃沙，經(jīng)陽光暴曬5天后，澆灌1L沼氣液，再用塑料薄膜覆蓋10天，揭膜，即可。
實(shí)例2
依次稱取120g纖維素，140g殼聚糖，倒入球磨機(jī)中，按球料比為16∶1加入球磨珠，調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至580r/min，每40min正反向交替運(yùn)行，收集球磨料，將其置于真空干燥箱中，于70℃條件下，保存5h，得混合粉末；稱取8g上述所得混合粉末，倒入盛有110mL1-丁基-3-甲基氯代咪唑的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至550r/min，加熱升溫至99℃，恒溫攪拌12min后，再加入9g納米四氧化三鐵，繼續(xù)攪拌混合40min；待攪拌結(jié)束，將燒杯中物料倒入離心機(jī)，與1300r/min轉(zhuǎn)速下離心脫泡15min，得脫泡液；在混料機(jī)中，依次加入190mL真空泵油，12mL吐溫80，90mL質(zhì)量濃度0.5mol/L硫酸鈉溶液，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至900r/min，加熱升溫至97℃，恒溫攪拌混合25min，再通過滴液漏斗將上述所得脫泡液以方法。本發(fā)明首先將纖維素與殼聚糖經(jīng)球磨細(xì)化后混勻，隨后將其分散于1-丁基-3-甲基氯代咪唑中，再與納米四氧化三鐵攪拌混合后，離心脫泡，再逐滴加入真空泵油、吐溫80等混合液中，經(jīng)磁選分離得到常溫重金屬穩(wěn)定劑，將其與去離子水按比例混勻后，噴灑與受污染土壤表面覆蓋黃沙后，再配合沼氣液中的微生物，將土壤中重金屬吸收，經(jīng)長時間降解稀釋后，作為土壤營養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明使用過程中重金屬離子可被固定于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，經(jīng)微生物的消化吸收，可作為土壤的營養(yǎng)成分，不會產(chǎn)生二次污染，且作為土壤肥料，可大規(guī)模推廣使用。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
(1)依次稱取100～200g纖維素，120～160g殼聚糖，倒入球磨機(jī)中，按球料比為15∶1～20∶1加入球磨珠，調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至290～320r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至560～600r/min，每30～45min正反向交替運(yùn)行，收集球磨料，將其置于真空干燥箱中，于60～80℃條件下，保存4～6h，得混合粉末；
(2)稱取7～10g上述所得混合粉末，倒入盛有100～120mL1-丁基-3-甲基氯代咪唑的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至500～600r/min，加熱升溫至98～100℃，恒溫攪拌10～15min后，再加入8～10g納米四氧化三鐵，繼續(xù)攪拌混合30～45min；
(3)待攪拌結(jié)束，將燒杯中物料倒入離心機(jī)，與1200～1400r/min轉(zhuǎn)速下離心脫泡10～20min，得脫泡液；
(4)在混料機(jī)中，依次加入180～200mL真空泵油，10～15mL吐溫80，80～100mL質(zhì)量濃度為0.4～0.6mol/L硫酸鈉溶液，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至800～1000r/min，加熱升溫至95～100℃，恒溫攪拌混合20～30min，再通過滴液漏斗將上述所得脫泡液以2～4mL/min速率滴加至混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌混合2～4h，停止加熱；
(5)待混料機(jī)中物料自然冷卻至室溫，用磁鐵分離得沉淀物，用去離子水洗滌沉淀物3～5次，再用無水乙醇洗滌3～5次，隨后將沉淀物轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥箱中，于2～4℃條件下冷凍干燥10～12h，即得常溫重金屬穩(wěn)定劑；
(6)稱取100～200g上述所得常溫重金屬穩(wěn)定劑，倒入盛有1～2L去離子水的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于100～200W功率超聲處理8～10min，隨后通過噴壺噴灑至1～2m2受重金屬污染的土壤表面，再在土壤表面覆蓋一層1～3mm厚的黃沙，經(jīng)陽光暴曬5～7天后，澆灌1～2L沼氣液，再用塑料薄膜覆蓋10～15天，揭膜，即可。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明所得重金屬固化劑使用后重金屬成份被稀釋，經(jīng)微生物的消化吸收后，作為土壤營養(yǎng)成分可起到增肥的作用；
(2)本發(fā)明使用后重金屬不存在浸出的潛在風(fēng)險，最后經(jīng)植物光合作用后重新分布到自然界中，有利于土壤生態(tài)的進(jìn)一步恢復(fù)。
具體實(shí)施方式
依次稱取100～200g纖維素，120～160g殼聚糖，倒入球磨機(jī)中，按球料比為15∶1～20∶1加入球磨珠，調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至290～320r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至560～600r/min，每30～45min正反向交替運(yùn)行，收集球磨料，將其置于真空干燥箱中，于60～80℃條件下，保存4～6h，得混合粉末；稱取7～10g上述所得混合粉末，倒入盛有100～120mL1-丁基-3-甲基氯代咪唑的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至500～600r/min，加熱升溫至98～100℃，恒溫攪拌10～15min后，再加入8～10g納米四氧化三鐵，繼續(xù)攪拌混合30～45min；待攪拌結(jié)束，將燒杯中物料倒入離心機(jī)，與1200～1400r/min轉(zhuǎn)速下離心脫泡10～20min，得脫泡液；在混料機(jī)中，依次加入180～200mL真空泵油，10～15mL吐溫80，80～100mL質(zhì)量濃度為0.4～0.6mol/L硫酸鈉溶液，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至800～1000r/min，加熱升溫至95～100℃，恒溫攪拌混合20～30min，再通過滴液漏斗將上述所得脫泡液以2～4mL/min速率滴加至混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌混合2～4h，停止加熱；待混料機(jī)中物料自然冷卻至室溫，用磁鐵分離得沉淀物，用去離子水洗滌沉淀物3～5次，再用無水乙醇洗滌3～5次，隨后將沉淀物轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥箱中，于2～4℃條件下冷凍干燥10～12h，即得常溫重金屬穩(wěn)定劑；稱取100～200g上述所得常溫重金屬穩(wěn)定劑，倒入盛有1～2L去離子水的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于100～200W功率超聲處理8～10min，隨后通過噴壺噴灑至1～2m2受重金屬污染的土壤表面，再在土壤表面覆蓋一層1～3mm厚的黃沙，經(jīng)陽光暴曬5～7天后，澆灌1～2L沼氣液，再用塑料薄膜覆蓋10～15天，揭膜，即可。
實(shí)例1
3mL/min速率滴加至混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌混合3h，停止加熱；待混料機(jī)中物料自然冷卻至室溫，用磁鐵分離得沉淀物，用去離子水洗滌沉淀物4次，再用無水乙醇洗滌4次，隨后將沉淀物轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥箱中，于3℃條件下冷凍干燥11h，即得常溫重金屬穩(wěn)定劑；稱取150g上述所得常溫重金屬穩(wěn)定劑，倒入盛有1.5L去離子水的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于150W功率超聲處理9min，隨后通過噴壺噴灑至1.5m2受重金屬污染的土壤表面，再在土壤表面覆蓋一層2mm厚的黃沙，經(jīng)陽光暴曬6天后，澆灌1.5L沼氣液，再用塑料薄膜覆蓋12天，揭膜，即可。
實(shí)例3
依次稱取200g纖維素，160g殼聚糖，倒入球磨機(jī)中，按球料比為20∶1加入球磨珠，調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至320r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速至600r/min，每45min正反向交替運(yùn)行，收集球磨料，將其置于真空干燥箱中，于80℃條件下，保存6h，得混合粉末；稱取10g上述所得混合粉末，倒入盛有120mL1-丁基-3-甲基氯代咪唑的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至600r/min，加熱升溫至100℃，恒溫攪拌15min后，再加入10g納米四氧化三鐵，繼續(xù)攪拌混合45min；待攪拌結(jié)束，將燒杯中物料倒入離心機(jī)，與1400r/min轉(zhuǎn)速下離心脫泡20min，得脫泡液；在混料機(jī)中，依次加入200mL真空泵油，15mL吐溫80，100mL質(zhì)量濃度為0.6mol/L硫酸鈉溶液，啟動攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速至1000r/min，加熱升溫至100℃，恒溫攪拌混合30min，再通過滴液漏斗將上述所得脫泡液以4mL/min速率滴加至混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌混合4h，停止加熱；待混料機(jī)中物料自然冷卻至室溫，用磁鐵分離得沉淀物，用去離子水洗滌沉淀5次，再用無水乙醇洗滌5次，隨后將沉淀物轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥箱中，于4℃條件下冷凍干燥12h，即得常溫重金屬穩(wěn)定劑；稱取200g上述所得常溫重金屬穩(wěn)定劑，倒入盛有2L去離子水的燒杯中，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于200W功率超聲處理10min，隨后通過噴壺噴灑至2m2受重金屬污染的土壤表面，再在土壤表面覆蓋一層3mm厚的黃沙，經(jīng)陽光暴曬7天后，澆灌2L沼氣液，再用塑料薄膜覆蓋15天，揭膜，即可。