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。