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一種鎳污染土壤修復(fù)劑及其制備方法與流程

文檔序號:11106691閱讀:755來源:國知局

本發(fā)明涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域,具體是一種鎳污染土壤修復(fù)劑及其制備方法。



背景技術(shù):

土壤是人類賴以生存的自然環(huán)境要素和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源,它處于自然環(huán)境的中心位置,承載著環(huán)境中大約90%的來自各方面的污染物。目前,全世界每年平均排放汞約1.5萬噸、錳1500萬噸、銅340萬噸、鉛500萬噸、鎳100萬噸,導(dǎo)致世界各國的農(nóng)田土壤均存在不同程度的重金屬污染。

鎳是植物體內(nèi)脲酶的組成成分,與氮代謝有著密切關(guān)聯(lián)??纱龠M(jìn)種子萌發(fā),植物生長發(fā)育,增產(chǎn),并與植物的抗毒性有關(guān),增強(qiáng)植物抗病性。微量的鎳對植物有促進(jìn)作用,過量就會(huì)對植物的生長產(chǎn)生抑制作用。植物對鎳很敏感,當(dāng)營養(yǎng)液中鎳的濃度超過1mg/L,某些植物就會(huì)出現(xiàn)中毒癥狀,表現(xiàn)為根系生長受阻,植株矮小、葉片卷曲、黃化,嚴(yán)重者出現(xiàn)斑點(diǎn)狀壞死,其組織上的表現(xiàn)是組織破裂、細(xì)胞硬化、葉綠素分解。

鎳是人體所必需的元素。它參與核酸和蛋白質(zhì)的代謝,成人每日從飲食中攝入0.3-0.5mg的鎳,主要來源蔬菜和谷類。由于人對鎳需求量很低,一般不會(huì)出現(xiàn)缺鎳現(xiàn)象。相反若攝入量過多,則會(huì)導(dǎo)致癌變或其他疾病。人體若長期曝露在鎳污染(冶金、電鍍、電焊等)環(huán)境中,可導(dǎo)致皮膚過敏,肺纖維化,腎和心血管系統(tǒng)病癥和呼吸道癌以及誘發(fā)腫瘤惡化等。

目前,土壤中鎳的主要人為來源包括農(nóng)業(yè)上施用污泥和含鎳的磷肥,工業(yè)上冶煉、采礦等活動(dòng)造成含鎳微塵的沉降,金屬電鍍、油脂加氫、染料、陶瓷、玻璃生產(chǎn)的廢棄物中含鎳及其氧化物。對于人類來說,食物是鎳的主要來源,因此,如何避免過量的鎳從農(nóng)田土壤及灌溉水進(jìn)入食物鏈已受到了環(huán)境科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。

目前,可供治理土壤重金屬鎳污染的方法主要有理化修復(fù)法和生物修復(fù)法。理化修復(fù)法有客土(換土)法、沉淀法、淋洗法、電化法、磁化法。這些物理或化學(xué)方法各有其優(yōu)點(diǎn),但一般都存在處理效率不高、易造成二次污染等問題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種高效、無二次污染的鎳污染土壤修復(fù)劑及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:

一種鎳污染土壤修復(fù)劑,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石23-28份、柯氏裂絲藻5-8份、裸干沙菜5-8份、改性薔薇輝石4-7份;其中,柯氏裂絲藻與裸干沙菜的用量比為1:1;

所述的改性薔薇輝石的制備步驟為:將薔薇輝石超微粉碎至5-10μm,得到薔薇輝石粉;將薔薇輝石粉與其質(zhì)量的1.8-2.3倍量的N-馬來?;瘹ぞ厶腔旌希稚⒂谄滟|(zhì)量之和的2-3倍量的體積濃度為92-95%的乙醇溶液,得到懸浮漿液;繼續(xù)以功率為200-220W、頻率為32-34kHz的超聲波處理懸浮漿液40-45min,經(jīng)減壓濃縮除去乙醇、105-110℃溫度下干燥2-3h,得到改性薔薇輝石。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石24-26份、柯氏裂絲藻6-7份、裸干沙菜6-7份、改性薔薇輝石5-6份。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石25份、柯氏裂絲藻6.5份、裸干沙菜6.5份、改性薔薇輝石5份。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)分別將柯氏裂絲藻、裸干沙菜粉碎,過180-200目篩,得柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉,備用;

(2)將海泡石置于480-500℃溫度下煅燒80-100min,得到煅燒海泡石;

(3)將煅燒海泡石加入其質(zhì)量的4-5倍量的質(zhì)量濃度為40-45%的右旋酒石酸水溶液中浸泡處理2.5-3.0h,取出,置于2-4℃溫度下密閉冷藏1h,得冷藏煅燒海泡石;

(4)將冷藏煅燒海泡石與柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉、改性薔薇輝石混合,加熱至85-90℃,以功率為350-360W、頻率為25-26kHz的超聲波處理35-40min,得半成品;

(5)將半成品置于105-110℃溫度下干燥,得到所述的鎳污染土壤修復(fù)劑。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑在制備重金屬鎳污染土壤修復(fù)用藥劑方面的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用海泡石、柯氏裂絲藻、裸干沙菜、改性薔薇輝石四種組分的復(fù)配方式,其中,柯氏裂絲藻與裸干沙菜的用量比為1:1,制得一種能顯著降低土壤中浸出鎳的含量的土壤修復(fù)劑,該修復(fù)劑所用原料均是天然的、可生物降解的,因此,不存在對所修復(fù)土壤造成二次污染的情況,值得大力推廣使用。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例中,一種鎳污染土壤修復(fù)劑,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石23份、柯氏裂絲藻8份、裸干沙菜8份、改性薔薇輝石4份;改性薔薇輝石的制備步驟為:將薔薇輝石超微粉碎至5μm,得到薔薇輝石粉;將薔薇輝石粉與其質(zhì)量的1.8倍量的N-馬來?;瘹ぞ厶腔旌希稚⒂谄滟|(zhì)量之和的2倍量的體積濃度為92%的乙醇溶液,得到懸浮漿液;繼續(xù)以功率為200W、頻率為32kHz的超聲波處理懸浮漿液45min,經(jīng)減壓濃縮除去乙醇、105℃溫度下干燥3h,得到改性薔薇輝石。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)分別將柯氏裂絲藻、裸干沙菜粉碎,過180目篩,得柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉,備用;

(2)將海泡石置于480℃溫度下煅燒100min,得到煅燒海泡石;

(3)將煅燒海泡石加入其質(zhì)量的4倍量的質(zhì)量濃度為45%的右旋酒石酸水溶液中浸泡處理2.5h,取出,置于4℃溫度下密閉冷藏1h,得冷藏煅燒海泡石;

(4)將冷藏煅燒海泡石與柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉、改性薔薇輝石混合,加熱至85℃,以功率為360W、頻率為25kHz的超聲波處理40min,得半成品;

(5)將半成品置于105℃溫度下干燥,得到所述的鎳污染土壤修復(fù)劑。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例中,一種鎳污染土壤修復(fù)劑,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石28份、柯氏裂絲藻5份、裸干沙菜5份、改性薔薇輝石7份;改性薔薇輝石的制備步驟為:將薔薇輝石超微粉碎至10μm,得到薔薇輝石粉;將薔薇輝石粉與其質(zhì)量的2.3倍量的N-馬來?;瘹ぞ厶腔旌?,分散于其質(zhì)量之和的3倍量的體積濃度為95%的乙醇溶液,得到懸浮漿液;繼續(xù)以功率為220W、頻率為34kHz的超聲波處理懸浮漿液40min,經(jīng)減壓濃縮除去乙醇、110℃溫度下干燥2h,得到改性薔薇輝石。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)分別將柯氏裂絲藻、裸干沙菜粉碎,過200目篩,得柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉,備用;

(2)將海泡石置于500℃溫度下煅燒80min,得到煅燒海泡石;

(3)將煅燒海泡石加入其質(zhì)量的5倍量的質(zhì)量濃度為40%的右旋酒石酸水溶液中浸泡處理3.0h,取出,置于2℃溫度下密閉冷藏1h,得冷藏煅燒海泡石;

(4)將冷藏煅燒海泡石與柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉、改性薔薇輝石混合,加熱至90℃,以功率為350W、頻率為26kHz的超聲波處理35min,得半成品;

(5)將半成品置于110℃溫度下干燥,得到所述的鎳污染土壤修復(fù)劑。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例中,一種鎳污染土壤修復(fù)劑,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石24份、柯氏裂絲藻7份、裸干沙菜7份、改性薔薇輝石5份;改性薔薇輝石的制備步驟為:將薔薇輝石超微粉碎至5μm,得到薔薇輝石粉;將薔薇輝石粉與其質(zhì)量的2.3倍量的N-馬來?;瘹ぞ厶腔旌希稚⒂谄滟|(zhì)量之和的2倍量的體積濃度為95%的乙醇溶液,得到懸浮漿液;繼續(xù)以功率為200W、頻率為34kHz的超聲波處理懸浮漿液40min,經(jīng)減壓濃縮除去乙醇、110℃溫度下干燥2h,得到改性薔薇輝石。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)分別將柯氏裂絲藻、裸干沙菜粉碎,過200目篩,得柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉,備用;

(2)將海泡石置于490℃溫度下煅燒90min,得到煅燒海泡石;

(3)將煅燒海泡石加入其質(zhì)量的4.5倍量的質(zhì)量濃度為43%的右旋酒石酸水溶液中浸泡處理2.8h,取出,置于3℃溫度下密閉冷藏1h,得冷藏煅燒海泡石;

(4)將冷藏煅燒海泡石與柯氏裂絲藻粉、裸干沙菜粉、改性薔薇輝石混合,加熱至88℃,以功率為355W、頻率為26kHz的超聲波處理38min,得半成品;

(5)將半成品置于108℃溫度下干燥,得到所述的鎳污染土壤修復(fù)劑。

實(shí)施例4

本發(fā)明實(shí)施例中,一種鎳污染土壤修復(fù)劑,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石26份、柯氏裂絲藻6份、裸干沙菜6份、改性薔薇輝石6份;改性薔薇輝石的制備步驟為:將薔薇輝石超微粉碎至10μm,得到薔薇輝石粉;將薔薇輝石粉與其質(zhì)量的1.8倍量的N-馬來?;瘹ぞ厶腔旌?,分散于其質(zhì)量之和的3倍量的體積濃度為92%的乙醇溶液,得到懸浮漿液;繼續(xù)以功率為220W、頻率為32kHz的超聲波處理懸浮漿液45min,經(jīng)減壓濃縮除去乙醇、105℃溫度下干燥3h,得到改性薔薇輝石。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑的制備方法,與實(shí)施例3相同。

實(shí)施例5

本發(fā)明實(shí)施例中,一種鎳污染土壤修復(fù)劑,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),由以下原料組成:海泡石25份、柯氏裂絲藻6.5份、裸干沙菜6.5份、改性薔薇輝石5份;改性薔薇輝石的制備步驟為:將薔薇輝石超微粉碎至10μm,得到薔薇輝石粉;將薔薇輝石粉與其質(zhì)量的2.0倍量的N-馬來?;瘹ぞ厶腔旌?,分散于其質(zhì)量之和的2.5倍量的體積濃度為94%的乙醇溶液,得到懸浮漿液;繼續(xù)以功率為210W、頻率為334kHz的超聲波處理懸浮漿液44min,經(jīng)減壓濃縮除去乙醇、108℃溫度下干燥2.5h,得到改性薔薇輝石。

所述的鎳污染土壤修復(fù)劑的制備方法,與實(shí)施例3相同。

對比例1

在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上,以普通薔薇輝石取代改性薔薇輝石,其余與實(shí)施例5完全相同。

對比例2

在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上,以柯氏裂絲藻取代裸干沙菜,其余與實(shí)施例5完全相同。

對比例3

在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上,以裸干沙菜取代柯氏裂絲藻,其余與實(shí)施例5完全相同。

對比例4

在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上,以普通薔薇輝石取代改性薔薇輝石,以柯氏裂絲藻取代裸干沙菜,其余與實(shí)施例5完全相同。

對比例5

在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上,以普通薔薇輝石取代改性薔薇輝石,以裸干沙菜取代柯氏裂絲藻,其余與實(shí)施例5完全相同。

取受重金屬鎳污染的土壤樣品,利用化學(xué)浸提法測定了土壤中浸出鎳的含量為896mg/kg。接著按照每1kg土壤樣品配18g修復(fù)劑的比例,分別將實(shí)施例1-5及對比例1-5制得的修復(fù)劑加入對應(yīng)的土壤樣品中,充分混合均勻,靜置3天,即完成修復(fù),再利用化學(xué)浸提法測定修復(fù)后土壤中浸出鎳的含量,修復(fù)后的土壤中浸出鎳的含量如表1所示。

表1修復(fù)后土壤中浸出鎳的含量

由表1可以看出:本發(fā)明修復(fù)劑能顯著降低土壤中的浸出鎳的含量;對比實(shí)施例5和對比例1-5,可以看出,本發(fā)明修復(fù)劑中海泡石、柯氏裂絲藻、裸干沙菜、改性薔薇輝石四種組分的復(fù)配方式能夠顯著降低土壤浸出鎳的含量。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此,無論從哪一點(diǎn)來看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體,各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

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