本发明涉及土壤修复领域，且特别涉及一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。
现有的重金属污染土壤修复剂，主要是通过污染的土壤进行混合来实现对其内部的重金属实现处理，这样，吸收重金属的土壤修复剂仍然混合在土壤中，无法彻底解决土壤修复的问题。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种重金属污染土壤修复剂，是一种效果好、药效长的重金属污染土壤修复剂。
本发明的第二目的在于提供一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，能够快速制备上述的重金属污染土壤修复剂。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种重金属污染土壤修复剂，按照重量份数计，包括：
蒙脱石15～35份、凹凸棒土10～30份、硅藻土10～15份、硫酸盐填充剂15～30份、聚乙烯吡咯烷酮及其盐5～15份、三巯基均三嗪5～15份和稳定剂5～10份。
在本发明较佳的实施例中，上述的重金属污染土壤修复剂，按照重量份数计，包括：
蒙脱石18～28份、凹凸棒土15～25份、硅藻土10～15份、硫酸盐填充剂16～26份、聚乙烯吡咯烷酮及其盐8～12份、三巯基均三嗪5～10份和稳定剂5～8份。
在本发明较佳的实施例中，上述的重金属污染土壤修复剂，按照重量份数计，包括：
蒙脱石20～25份、凹凸棒土18～24份、硅藻土12～15份、硫酸盐填充剂18～20份、聚乙烯吡咯烷酮及其盐8～10份、三巯基均三嗪6～9份和稳定剂6～7份。
在本发明较佳的实施例中，上述的硫酸盐填充剂包括硫酸纳和硫酸铁中的至少一种。
在本发明较佳的实施例中，上述的稳定剂包括碳酸钙、羟基磷灰石和水泥的至少一种。
在本发明较佳的实施例中，上述的稳定剂选用碳酸钙和羟基磷灰石按照1～2:1比例的混合物。
本发明还提供一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，包括：
将5～15重量份的聚乙烯吡咯烷酮及其盐和5～15重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为1～5％的溶液后混合得到混合溶液，将15～35重量份的蒙脱石、10～30重量份的凹凸棒土、10～15重量份的硅藻土和15～30重量份的硫酸盐填充剂加入所述混合溶液，并在50～80℃的温度下搅拌3～5h后干燥得到预产物，将5～10重量份的稳定剂与所述预产物混合。
在本发明较佳的实施例中，上述的蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土在加入混合液前，将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土研磨至1mm以下的颗粒。
在本发明较佳的实施例中，上述的干燥在控制进风温度为110～140℃的流化床内进行。
在本发明较佳的实施例中，上述的预产物和所述稳定剂的混合在300～700r/min下混合4～10min。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例重金属污染土壤修复剂，通过蒙脱石粉、凹凸棒土、硅藻土、硫酸盐填充剂、聚乙烯吡咯烷酮及其盐、三巯基均三嗪和稳定剂之间的协同作用，使土壤中的重金属失活从而实现对重金属污染土壤的修复。是一种效果好、药效长的重金属污染土壤修复剂。
本发明实施例重金属污染土壤修复剂的制备方法，具有操作做简单、易于推广等优点，能够低成本地制备上述的重金属污染土壤修复剂。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的重金属污染土壤修复剂及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供一种重金属污染土壤修复剂，按照重量份数计，包括：蒙脱石15～35份、凹凸棒土10～30份、硅藻土10～15份、硫酸盐填充剂15～30份、聚乙烯吡咯烷酮及其盐5～15份、三巯基均三嗪5～15份和稳定剂5～10份。
作为上述的重金属污染土壤修复剂的优选方案，按照重量份数计，包括：蒙脱石18～28份、凹凸棒土15～25份、硅藻土10～15份、硫酸盐填充剂16～26份、聚乙烯吡咯烷酮及其盐8～12份、三巯基均三嗪5～10份和稳定剂5～8份。
作为上述的重金属污染土壤修复剂的进一步优选方案，按照重量份数计，包括：蒙脱石20～25份、凹凸棒土18～24份、硅藻土12～15份、硫酸盐填充剂18～20份、聚乙烯吡咯烷酮及其盐8～10份、三巯基均三嗪6～9份和稳定剂6～7份。
以下对重金属污染土壤修复剂的原料进行说明：
其中，蒙脱石粉可以选用市售的蒙脱石粉。蒙脱石粉作为矿物质和微量元素既能够增强堆肥内的生物菌剂，又能够与其它原料协同作用实现对重金属等物质的固定失活。
其中，凹凸棒土可以选用市售的凹凸棒土。凹凸棒土具有较好的螯合作用，与其它原料协同作用实现对重金属等物质的固定失活，起到对重金属污染土壤修复剂的填充和稳定的作用。
其中，硅藻土可以选用市售的硅藻土。硅藻土与其它原料协同作用实现对重金属等物质的固定失活，起到对重金属污染土壤修复剂的填充和稳定的作用。
其中，硫酸盐填充剂包括硫酸纳和硫酸铁中的至少一种。可以理解，硫酸盐填充剂可以是硫酸钠和硫酸铁的混合物，也可以是硫酸钠和硫酸铁的任意比例的混合物。通过在重金属污染土壤修复剂内添加硫酸盐填充剂，既能够起到稳定剂的作用以保持重金属污染土壤修复剂的功效，又能够对土壤起到改良的作用。
其中，聚乙烯吡咯烷酮(pvp)可以选用市售的聚乙烯吡咯烷酮，具体地，以cas：25～28和ldso>13.0g/kg的等级产品为宜。通过使用聚乙烯吡咯烷酮，能够与蒙脱石、凹凸棒土、硅藻土份和硫酸盐填充剂等发生协同作用，加速对土壤中的重金属的沉积和失活，并能够保持重金属污染土壤修复剂的活性。
其中，三巯基均三嗪及其盐以选用市售的聚乙烯吡咯烷酮及其盐，其中，三巯基均三嗪盐可以是三巯基均三嗪单钠盐或三巯基均三嗪三钠盐。可以理解，三巯基均三嗪及其盐在使用时，可以单独使用三巯基均三嗪，也可以单独使用三嗪单钠盐或三巯基均三嗪三钠盐，还可以使用三巯基均三嗪、三巯基均三嗪单钠盐和三巯基均三嗪三钠盐中至少两种的任意比例的混合物。通过使用三巯基均三嗪及其盐，一方面其本身具有与重金属络合能力，保证重金属土壤修复剂的的修复能力，另一方面能以上蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土等为依托，避免失活沉积的金属再次释放。
其中，稳定剂包括碳酸钙、羟基磷灰石和水泥的至少一种。同样地，可以理解，稳定剂可以是上述碳酸钙、羟基磷灰石和水泥中的一种，也可以是上述原料中的二种或二种以上的任意比例的混合物。
作为优选，稳定剂选用碳酸钙和羟基磷灰石按照1～2:1比例的混合物。通过控制稳定剂的使用比例，一方面降低原料成本，另一方面保证修复剂的药效。
承上述，本发明实施例的重金属污染土壤修复剂，通过蒙脱石粉、凹凸棒土、硅藻土、硫酸盐填充剂、聚乙烯吡咯烷酮及其盐、三巯基均三嗪和稳定剂之间的协同作用，使土壤中的重金属失活从而实现对重金属污染土壤的修复。是一种效果好、药效长的重金属污染土壤修复剂。
本发明实施例还提供一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，包括：
备取原料，将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土研磨至1mm以下的颗粒。具体地，可以将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土分别加入到研磨机内粉碎；也可以将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土混合后加入到研磨机内粉碎。作为优选，蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土的粒径以500～1000μm为宜。
将5～15重量份的聚乙烯吡咯烷酮和5～15重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为1～5％的溶液后混合得到混合溶液。向混合液内加入粉碎后的15～35重量份的蒙脱石、粉碎后的10～30重量份的凹凸棒土、粉碎后的10～15重量份的硅藻土和粉碎后的15～30重量份的硫酸盐填充剂，并在50～80℃的温度下搅拌3～5h得到搅拌产物；之后，将搅拌产物加入到流化床内，并控制流化床的进风温度为110～140℃进行干燥，得到预产物；将5～10重量份的稳定剂与预产物加入到高速混合机内，在300～700r/min下混合4～10min，得到重金属土壤污染修复剂。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土分别加入到研磨机内粉碎至500～700μm的颗粒。
将7.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮和6重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为3％的溶液后，混合得到混合溶液。
向混合液内加入粉碎后的18重量份的蒙脱石、粉碎后的13重量份的凹凸棒土、粉碎后的115重量份的硅藻土和粉碎后的17重量份的硫酸钠，并在50～80℃的温度下搅拌3.5h得到搅拌产物；之后，将搅拌产物加入到流化床内，并控制流化床的进风温度为110～140℃进行干燥，得到预产物；将7重量份的稳定剂与预产物加入到高速混合机内，在600r/min下混合5min，得到重金属土壤污染修复剂。
实施例2
将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土分别加入到研磨机内粉碎至500～600μm的颗粒。
将10重量份的聚乙烯吡咯烷酮制备成质量分数为2％的溶液，将8重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为4％的溶液，将两种溶液混合得到混合溶液。
向混合液内加入粉碎后的21重量份的蒙脱石、粉碎后的18重量份的凹凸棒土、粉碎后的14重量份的硅藻土和粉碎后的18重量份的硫酸铁，并在50～80℃的温度下搅拌4h得到搅拌产物；之后，将搅拌产物加入到流化床内，并控制流化床的进风温度为110～140℃进行干燥，得到预产物；将7重量份的稳定剂与预产物加入到高速混合机内，在550r/min下混合8min，得到重金属土壤污染修复剂。
实施例3
将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土分别加入到研磨机内粉碎至700～800μm的颗粒。
将10重量份的聚乙烯吡咯烷酮制备成质量分数为5％的溶液，将7重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为3％的溶液，将两种溶液混合得到混合溶液。
向混合液内加入粉碎后的22重量份的蒙脱石、粉碎后的22重量份的凹凸棒土、粉碎后的16重量份的硅藻土和粉碎后的22重量份的硫酸铁，并在50～80℃的温度下搅拌4.5h得到搅拌产物；之后，将搅拌产物加入到流化床内，并控制流化床的进风温度为110～140℃进行干燥，得到预产物；将9重量份的稳定剂与预产物加入到高速混合机内，在600r/min下混合5min，得到重金属土壤污染修复剂。
实施例4
将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土分别加入到研磨机内粉碎至400～600μm的颗粒。
将13重量份的聚乙烯吡咯烷酮制备成质量分数为1％的溶液，将14重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为3％的溶液，将两种溶液混合得到混合溶液。
向混合液内加入粉碎后的30重量份的蒙脱石、粉碎后的26重量份的凹凸棒土、粉碎后的10重量份的硅藻土和粉碎后的25重量份的硫酸铁，并在50～80℃的温度下搅拌3.5h得到搅拌产物；之后，将搅拌产物加入到流化床内，并控制流化床的进风温度为110～140℃进行干燥，得到预产物；将10重量份的稳定剂与预产物加入到高速混合机内，在650r/min下混合10min，得到重金属土壤污染修复剂。
实施例5
将蒙脱石、凹凸棒土和硅藻土分别加入到研磨机内粉碎至500～600μm的颗粒。
将12重量份的聚乙烯吡咯烷酮和12重量份的三巯基均三嗪分别制备成质量分数为3.5％的溶液后，混合得到混合溶液。
向混合液内加入粉碎后的25重量份的蒙脱石、粉碎后的20重量份的凹凸棒土、粉碎后的12.5重量份的硅藻土和粉碎后的20重量份的硫酸铁，并在50～80℃的温度下搅拌5h得到搅拌产物；之后，将搅拌产物加入到流化床内，并控制流化床的进风温度为110～140℃进行干燥，得到预产物；将7.5重量份的稳定剂与预产物加入到高速混合机内，在350r/min下混合10min，得到重金属土壤污染修复剂。
对比例
将17重量份的蒙脱石粉、17重量份的凹凸棒土、10重量份的硅藻土、15重量份的硫酸盐填充剂和5重量份的吸附剂混合均匀得到重金属污染土壤修复剂。
效果评价
在镉污染土壤表层以下300～500mm深度位置，平铺实施例1～5制备的土壤修复剂，形成厚度为5～30mm的土壤修复剂层。之后，在土壤修复剂层平铺镉污染土壤层，对镉污染土壤层进行灌溉或者利用自然降雨,实现土壤中的镉元素向土壤修复剂层的迁移。当土壤修复剂层上部土壤重金属含量降低至要求值后，将土壤修复剂层及其上下10～30mm的土壤层取出，得到修复后的土壤。试验结果见表1。
表1试验结果
从表1可以看出，实施例1～5的重金属污染土壤修复剂均对镉金属得到较好的修复效果，并且，上述配比的处理效果之间吾明显差异，是一种优良的修复剂。
综上所述，本发明实施例重金属污染土壤修复剂，通过蒙脱石粉、凹凸棒土、硅藻土、硫酸盐填充剂、聚乙烯吡咯烷酮及其盐、三巯基均三嗪和稳定剂之间的协同作用，使土壤中的重金属失活从而实现对重金属污染土壤的修复。是一种效果好、药效长的重金属污染土壤修复剂。
本发明实施例重金属污染土壤修复剂的制备方法，具有操作做简单、易于推广等优点，能够低成本地制备上述的重金属污染土壤修复剂。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。