專利名稱：一種以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以弗雷德鹽(Friedel’ S salt)作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法，屬于重金屬污染土壤的化學(xué)固化(Immobilization)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，修復(fù)污染的土壤，維持可持續(xù)的土地利用已成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)之一。 重金屬污染土壤的修復(fù)方法一般可歸納為化學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)業(yè)工程學(xué)和物理化學(xué)處理等4 類方法。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)前者主要包括化學(xué)固化、土壤淋洗和動電修復(fù)； 后者主要包括植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和植物提取這些修復(fù)方法和技術(shù)。這些方法都存在其應(yīng)用的局限性和復(fù)雜性，如植物修復(fù)過程中，植物的篩選、目標(biāo)植物的生物量和修復(fù)時間成為限制其發(fā)展的關(guān)鍵，而農(nóng)業(yè)工程的深耕和客土可能破壞土壤的自然性狀，同時還可能影響地下水的安全。因此，現(xiàn)有的對受重金屬污染的土壤的修復(fù)方法還是不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是一種操作簡便、成本較低、使用效果較好的以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法是，以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤的修復(fù)劑，并且當(dāng)受污染土壤中鎘的含量小于或等于200mg/kg時，取弗雷德鹽按鹽/ 土質(zhì)量比(干基)1 500 1 60的比例加入到受重金屬鎘污染的土壤中，然后對加有弗雷德鹽的土壤進(jìn)行攪拌，使土壤與弗雷德鹽混合均勻，這樣即可使土壤的PH值接近或等于中性，使土壤中的有效態(tài)鎘(鎘的生物有效性) 的含量與未加弗雷德鹽前相比下降80%以上。上述弗雷德鹽為微/納結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽。在使土壤與弗雷德鹽混合均勻后，保持土壤的水分大于30%進(jìn)行陳化。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤的修復(fù)劑。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過對酸性土壤加入弗雷德鹽后其PH值可由酸性調(diào)節(jié)至微堿性或近中性。由于弗雷德鹽的層狀雙羥合體粘土礦物的結(jié)構(gòu)特征，它對強(qiáng)堿或強(qiáng)酸都具有緩沖性，因而對酸性土壤PH值調(diào)節(jié)至近中性的保持時間高于石灰類物質(zhì)。此外，六角形片狀弗雷德鹽結(jié)晶(如圖1所示)在土壤修復(fù)過程中經(jīng)歷了溶解-再結(jié)晶，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定性更高的六方柱形方解石產(chǎn)物(如圖2所示)和無定形氫氧化鋁。土壤中可溶性重金屬鎘離子分別以同晶取代進(jìn)入方解石晶體、吸附于方解石表面或共沉淀進(jìn)入到無定形氫氧化鋁膠體中。本發(fā)明的發(fā)明人通過對土壤重金屬賦存形態(tài)的深入研究發(fā)現(xiàn)，重金屬的毒性與其在土壤中存在的各種形態(tài)密切相關(guān)。植物吸收重金屬的量取決于土壤中有效態(tài)重金屬含量，而不是土壤中重金屬的全量?；诖?，添加固定劑以降低土壤中重金屬鎘生物有效性， 減少植物吸收，從而達(dá)到修復(fù)重金屬鎘污染土壤的目的。弗雷德鹽的組成為3Ca0. Al2O3. CaCl2. IOH2O的層狀雙羥合氯化物，它具有天然滑石類礦物結(jié)構(gòu)、本身帶有堿性，屬于陰離子型粘土礦物。正是弗雷德鹽的這種結(jié)構(gòu)特征使其在pH 4 12范圍內(nèi)穩(wěn)定。在較低pH值環(huán)境下，弗雷德鹽“骨架”中Ca(OH)2部分溶解以抵抗酸性；在強(qiáng)堿性環(huán)境下，弗雷德鹽“骨架”中Al (OH)3部分溶解以抵抗堿性。通過實(shí)驗(yàn)表明，與石灰類堿性物質(zhì)不同，弗雷德鹽施用于酸性土壤后可在更長一段時間內(nèi)保持土壤處于近中性或微堿性。通過實(shí)驗(yàn)還表明，從晶體化學(xué)因素及置換的能量角度考慮，Cd-Ca之間無論是六配位或七配位都可以形成完全的類質(zhì)同象。弗雷德鹽對此2+，Zn2+, Cd2+幾種離子的吸附容量及吸附選擇性有明顯差異，它對鎘的吸附容量最大，吸附選擇性最高。弗雷德鹽在與土壤溶液反應(yīng)過程中還會發(fā)生溶解-再結(jié)晶
3Ca0. Al2O3. CaCl2. 10H20+3C0廣—3CaC03 丨 +2A1 (OH) 3 (am)丨 +Ca2++2Cr 反應(yīng)生成的大量無定形氫氧化鋁表面積很大，既有助于對鎘的吸附，它們同時還是造土元素。因此，微納結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽兼具石灰和粘土礦物兩類物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，除可提高酸性土壤的PH外，它還對Cd2+離子有選擇性吸附(專性吸附)，并可提供Ca2+離子參與Cd2+離子對植物根部吸附位的競爭。弗雷德鹽在土壤中分解后形成的碳酸鈣與氫氧化鋁是土壤中的天然成分，因此不會象其它有機(jī)修復(fù)劑殘留物那樣對土壤造成二次污染。弗雷德鹽是一種可以工業(yè)化生產(chǎn)、環(huán)境友好、價格低廉的土壤重金屬離子吸附劑。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有操作簡便、成本低廉、使用效果好的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有容易大規(guī)模推廣使用、不會對土壤造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明所使用的六角形片狀弗雷德鹽結(jié)晶體結(jié)構(gòu)圖片；
圖2是本發(fā)明所用的弗雷德鹽在土壤修復(fù)過程中轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定性更高的六方柱形方解石產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)圖片。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1 以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤的修復(fù)劑，并且當(dāng)受污染土壤中鎘的含量小于或等于200mg/kg時，取弗雷德鹽并按鹽/ 土質(zhì)量比(干基)1:500 1:60的比例加入受重金屬鎘污染的土壤中，所用弗雷德鹽最好為微/納結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽；然后對加有弗雷德鹽的土壤進(jìn)行攪拌，使土壤與弗雷德鹽混合均勻，這樣即可使土壤的PH值接近或等于中性，使土壤中的有效態(tài)鎘(鎘的生物有效性)的含量同未加弗雷德鹽前比下降80% 以上。為了達(dá)到更好的效果，在使土壤與弗雷德鹽混合均勻后，應(yīng)保持土壤的水分大于30% 進(jìn)行陳化。實(shí)施列2 取含全鎘6. 16mg kg-1和含全鎘14. 12 mg kg-1的酸性黃壤均以鹽/ 土比為1 :200的比例與微/納結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽相混合，經(jīng)攪拌混合均勻后，保持土壤水分大于30 %陳化，即可在較長時間保持土壤的pH值近中性，使土壤中有效態(tài)鎘的含量同比下降 80%以上。上述所用的弗雷德鹽可直接采用市場上出售的微/納結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽產(chǎn)品。下面表1、表2分別是采用本發(fā)明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)使用時所得的使用效果數(shù)據(jù)。表1 弗雷德鹽對土壤pH值調(diào)整的影響變化
權(quán)利要求
1.一種以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法，其特征是以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤的修復(fù)劑，并且當(dāng)受污染土壤中鎘的含量小于或等于200mg/kg時， 取弗雷德鹽按鹽/ 土質(zhì)量比(干基)1 500 1 60的比例加入到受重金屬鎘污染的土壤中， 然后對加有弗雷德鹽的土壤進(jìn)行攪拌，使土壤與弗雷德鹽混合均勻，這樣即可使土壤的PH 值接近或等于中性，使土壤中的有效態(tài)鎘(鎘的生物有效性)的含量與未加弗雷德鹽前相比下降80%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法，其特征是所述弗雷德鹽為微/納結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法，其特征是在使土壤與弗雷德鹽混合均勻后，保持土壤的水分大于30%進(jìn)行陳化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤修復(fù)劑的方法，本發(fā)明以弗雷德鹽作為受重金屬鎘污染土壤的修復(fù)劑，并且當(dāng)受污染土壤中鎘的含量小于或等于200mg/kg時，取弗雷德鹽按鹽/土質(zhì)量比(干基)1:500～1:60的比例加入受重金屬鎘污染的土壤中，然后對加有弗雷德鹽的土壤進(jìn)行攪拌，使土壤與弗雷德鹽混合均勻，這樣即可使土壤的pH值接近或等于中性，使土壤中的有效態(tài)鎘(鎘的生物有效性)的含量同未加弗雷德鹽前比下降80%以上。本發(fā)明不僅具有操作簡便、成本低廉、使用效果好的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有容易大規(guī)模推廣使用、不會對土壤造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B09C1/08GK102294351SQ20111013963
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者周麗蕓, 章興華 申請人:章興華