一种综合处理土壤中重金属的颗粒及其制备方法与流程

本发明涉及土壤修复领域，尤其涉及一种综合处理土壤中重金属的颗粒及其制备方法。

背景技术：

随着经济的不断发展和社会生产生活越来越活跃，我国土壤面临较为严重的污染，而其中土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而且易于积累，严重危害人体健康。土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，其中，汞、镉、铅为主要污染源，受到社会的重视。

现有技术中，有利用鸟粪石(又名磷酸铵镁)作为稳定剂对土壤中重金属进行原位修复的技术，鸟粪石既作为重金属稳定剂，又作为土壤改良剂。

但上述原位修复技术有效持续性不佳，因为鸟粪石在水中微溶，而且性脆，用于重金属原位修复时，随着鸟粪石的不停溶解，吸附稳定的重金属离子不断解离，重新污染土壤；而且性脆，极易破碎，无法经受复垦、复耕。

本发明开发了一种综合处理土壤中重金属的颗粒及其制备方法，其同样利用了鸟粪石的重金属稳定作用和土壤改良作用，但其质坚、多孔，可用于土壤的异位修复。

技术实现要素：

本发明公开了一种综合处理土壤中重金属的颗粒及其制备方法，其同样利用了鸟粪石的重金属稳定作用和土壤改良作用，但其质坚、多孔，可用于土壤的异位修复。

一种综合处理土壤中重金属的颗粒，其制备方法如下：

(一)鸟粪石插层处理

(1)将磷酸氢铵:硫酸铵:磷酸质量比为2～3:1～2:1～2的混合物溶于1.5～2倍质量的水中，制得溶液a；

(2)将磷酸氢铵质量0.5～0.6倍的七水合硫酸镁溶于七水合硫酸镁质量1～1.5倍的水中，制得溶液b；

(3)取所述溶液a质量10％～15％的膨润土粉，加入所述溶液a，搅拌浆化，然后通过减压干燥蒸出50％～60％的水分；

(4)然后将上述膨润土再加入所述溶液b，搅拌浆化，老化6～8h后，用少量稀盐酸洗涤，过滤后减压干燥，制得鸟粪石插层的膨润土；

(二)重金属处理颗粒的制备

(5)将上述鸟粪石插层的膨润土:泥炭:活性污泥:餐厨废弃油脂质量比为3～5:2～3:1～2:1～2的混合物通过揉捏分散，然后喷洒混合物质量30％～50％的ca(oh)2悬浊液，揉捏制团，制成颗粒状；

(6)将上述制团颗粒放于阴凉通风处1～3天，制得重金属处理颗粒。

进一步的，第(3)步所述膨润土粉为经100～300目筛筛选的膨润土粉。

进一步的，第(4)步所述稀盐酸质量分数为0.1％。

进一步的，第(3)步、第(4)步所述减压干燥工艺为温度60℃～70℃，真空度-0.07mpa～-0.09mpa。

进一步的，第(5)步所述ca(oh)2悬浊液制备方法为：在水中加入质量20％的石灰粉，搅拌并冷却，制得ca(oh)2悬浊液。

进一步的，第(5)步所述揉捏分散所用设备为行星搅拌机。

进一步的，制得重金属处理颗粒的粒径为1～2cm。

进一步的，制得的重金属处理颗粒的使用方法如下：

将制得的重金属处理颗粒混耕入污染土壤，所用比例土壤干重的1％～2％；持续喷水淋湿，处理期限为直至下一次复垦时进行分筛剔除重金属处理颗粒。

进一步的，制得的重金属处理颗粒在污染土壤中的处理期限不低于1个月，否则鸟粪石的利用率不高，将造成浪费。

本发明的优点：

1、本发明通过将磷酸铵镁(鸟粪石)在膨润土中插层，既保留了鸟粪石的重金属稳定作用和土壤改良作用，同时避免了直接使用鸟粪石而由于性脆易碎特点导致无法分离、不能异位修复的缺点；

2、鸟粪石插层处理后利用稀盐酸洗涤，可将膨润土和鸟粪石中的mg² 等阳离子部分置换出来，提升了后续重金属处理颗粒对重金属离子的吸附量和吸附效率；

3、本发明利用餐厨废弃油脂作为初步粘结剂，在ca(oh)2未硬化时起到赋形作用；

4、本发明在重金属处理颗粒中添加泥炭和活性污泥，由于泥炭中大部分为有机质，在重金属处理颗粒的使用过程中，活性污泥中的微生物极易分解泥炭，使重金属处理颗粒成为多孔结构，提升了重金属处理颗粒的吸附效率；

5、本发明利用ca(oh)2悬浊液对重金属处理颗粒进行硬化、固形，使其具有质硬、易筛选分离的特点。

具体实施方式

实施例1

一种综合处理土壤中重金属的颗粒，其制备方法如下：

(一)鸟粪石插层处理

(1)将磷酸氢铵:硫酸铵:磷酸质量比为2:1:1的混合物溶于1.5倍质量的水中，制得溶液a；

(2)将磷酸氢铵质量0.5倍的七水合硫酸镁溶于七水合硫酸镁质量1倍的水中，制得溶液b；

(3)取所述溶液a质量10％的膨润土粉，加入所述溶液a，搅拌浆化，然后通过减压干燥蒸出50％的水分；

(4)然后将上述膨润土再加入所述溶液b，搅拌浆化，老化6h后，用少量稀盐酸洗涤，过滤后减压干燥，制得鸟粪石插层的膨润土；

(二)重金属处理颗粒的制备

(5)将上述鸟粪石插层的膨润土:泥炭:活性污泥:餐厨废弃油脂质量比为5:2:2:2的混合物通过揉捏分散，然后喷洒混合物质量30％的ca(oh)2悬浊液，揉捏制团，制成颗粒状；

(6)将上述制团颗粒放于阴凉通风处1天，制得重金属处理颗粒。

第(3)步所述膨润土粉为经300目筛筛选的膨润土粉。

第(4)步所述稀盐酸质量分数为0.1％。

第(3)步、第(4)步所述减压干燥工艺为温度70℃，真空度-0.07mpa。

第(5)步所述ca(oh)2悬浊液制备方法为：在水中加入质量20％的石灰粉，搅拌并冷却，制得ca(oh)2悬浊液。

实施例2

一种综合处理土壤中重金属的颗粒，其制备方法如下：

(一)鸟粪石插层处理

(1)将磷酸氢铵:硫酸铵:磷酸质量比为2.5:1:1.1的混合物溶于1.6倍质量的水中，制得溶液a；

(2)将磷酸氢铵质量0.5倍的七水合硫酸镁溶于七水合硫酸镁质量1.2倍的水中，制得溶液b；

(3)取所述溶液a质量11％的膨润土粉，加入所述溶液a，搅拌浆化，然后通过减压干燥蒸出50％的水分；

(4)然后将上述膨润土再加入所述溶液b，搅拌浆化，老化8h后，用少量稀盐酸洗涤，过滤后减压干燥，制得鸟粪石插层的膨润土；

(二)重金属处理颗粒的制备

(5)将上述鸟粪石插层的膨润土:泥炭:活性污泥:餐厨废弃油脂质量比为4:2:1:1的混合物通过揉捏分散，然后喷洒混合物质量40％的ca(oh)2悬浊液，揉捏制团，制成颗粒状；

(6)将上述制团颗粒放于阴凉通风处2天，制得重金属处理颗粒。

第(3)步所述膨润土粉为经150目筛筛选的膨润土粉。

第(4)步所述稀盐酸质量分数为0.1％。

第(3)步、第(4)步所述减压干燥工艺为温度70℃，真空度-0.09mpa。

第(5)步所述ca(oh)2悬浊液制备方法为：在水中加入质量20％的石灰粉，搅拌并冷却，制得ca(oh)2悬浊液。

实施例3

一种综合处理土壤中重金属的颗粒，其制备方法如下：

(一)鸟粪石插层处理

(1)将磷酸氢铵:硫酸铵:磷酸质量比为3:2:2的混合物溶于2倍质量的水中，制得溶液a；

(2)将磷酸氢铵质量0.6倍的七水合硫酸镁溶于七水合硫酸镁质量1.5倍的水中，制得溶液b；

(3)取所述溶液a质量15％的膨润土粉，加入所述溶液a，搅拌浆化，然后通过减压干燥蒸出60％的水分；

(4)然后将上述膨润土再加入所述溶液b，搅拌浆化，老化8h后，用少量稀盐酸洗涤，过滤后减压干燥，制得鸟粪石插层的膨润土；

(二)重金属处理颗粒的制备

(5)将上述鸟粪石插层的膨润土:泥炭:活性污泥:餐厨废弃油脂质量比为3:3:1:1的混合物通过揉捏分散，然后喷洒混合物质量50％的ca(oh)2悬浊液，揉捏制团，制成颗粒状；

(6)将上述制团颗粒放于阴凉通风处3天，制得重金属处理颗粒。

第(3)步所述膨润土粉为经100目筛筛选的膨润土粉。

第(4)步所述稀盐酸质量分数为0.1％。

第(3)步、第(4)步所述减压干燥工艺为温度60℃，真空度-0.09mpa。

第(5)步所述ca(oh)2悬浊液制备方法为：在水中加入质量20％的石灰粉，搅拌并冷却，制得ca(oh)2悬浊液。

对比例1

以实施例2为参照，以插层磷酸铵镁同样质量的鸟粪石矿石混合同样质量的膨润土，直接制得重金属处理颗粒。

对比例2

以插层磷酸铵镁同样质量的鸟粪石矿石混合同样质量的膨润土，同样经第(5)步和第(6)步制备成重金属处理颗粒，所述工艺同实施例2。

对比例3

第(4)步未用稀盐酸洗涤，其余工艺同实施例2。

对比例4

第(5)步未用泥炭和活性污泥，其余工艺同实施例2。

效果比较：

将实施例和对比例制得重金属处理颗粒的粒径统一为1cm，并以汞污染土壤为测试土壤，将各实施例和对比例制得的重金属处理颗粒混耕入污染土壤，所用比例统一为土壤干重的1％；持续喷水淋湿，处理期限为2个月。

1、观察各实施例和对比例制得的重金属处理颗粒外观性状及硬度，以及在土壤中处理1个月后的性状；

2、测试污染土壤中汞离子的原始浓度，以及处理后汞离子的浓度；

3、观察土壤中汞浓度下降20％所需期限，以其为衰减期，衰减期越长，重金属处理颗粒的吸附效率越差，所需处理时间越长。

本发明通过将磷酸铵镁(鸟粪石)在膨润土中插层，既保留了鸟粪石的重金属稳定作用和土壤改良作用，同时避免了直接使用鸟粪石而由于性脆易碎特点导致无法分离、不能异位修复的缺点；利用稀盐酸洗涤，可提升了后续重金属处理颗粒对重金属离子的吸附量和吸附效率；在重金属处理颗粒中添加泥炭和活性污泥，提升了重金属处理颗粒的吸附效率；本发明重金属处理颗粒质坚、易筛选分离，适用于对污染土壤的异位修复。

本发明制得的重金属处理颗粒在处理土壤中镉、铅、铜、铬、砷等污染物时同样有效。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。