一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重（类）金属污染土壤或废水的方法

1.本发明涉及重金属污染处理技术领域，特别涉及一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重(类)金属污染土壤或废水的方法。


背景技术：

2.随着工业经济的快速发展，土壤环境问题日益凸显。据报道，全球约有 1000万个土壤污染场地，其中高于50％的污染场地被重(类)金属污染，且有 2000多万公顷土地被重(类)金属镉(cd)、铅(pb)、铜(cu)、锌(zn)、砷(as)、锑(sb)、铬(cr)和镍(ni)等污染。重(类)金属具有高毒性，不易降解，且容易在食物链中生物累积，这对人类健康和生态环境安全构成了严重威胁。因此，重(类)金属污染已成为迫切需要解决的环境问题，尤其是多重(类)金属复合污染土壤形势严峻。
3.与其他修复技术相比，原位稳定化被证明是一种有效、简单和低成本的修复技术。目前，市场上常采用的稳定化修复材料主要包括各类粘土矿物(膨润土、高岭石等)、含磷物质(磷矿粉、磷酸钙等)、金属(氢)氧化物(铁基材料等)、有机材料(腐植酸、有机肥等)、硅质材料(硅藻土、粉煤灰等)、生物炭(骨炭、稻壳炭等)和新型纳米材料等。然而，这些研究大多集中在污染土壤中单个有毒重(类)金属的稳定化，而对于复合污染土壤中多种重(类)金属同时稳定化的研究尚未报道。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重(类)金属污染土壤或废水的方法。本发明提供的多金属同步稳定化功能材料能够同时稳定多种重(类)金属，对重(类)金属复合污染的土壤或废水进行有效修复或净化。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种多金属同步稳定化功能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；
[0008] (2)在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节ph值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液；
[0009] (3)将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0010]
优选地，所述步骤(1)中二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合的方法为：
[0011]
将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐和水混合，得到混合盐水溶液；
[0012]
在所述混合盐水溶液中加入分散材料，混合得到混合分散液；
[0013]
在所述混合分散液中加入磷酸盐。
[0014]
优选地，所述步骤(1)中二价铁盐为feso4、feso4·
7h2o、fecl2和 fe(nh4)2(so4)2·
6h2o中的一种或几种；所述三价铁盐为fe2(so4)3·
xh2o、 fecl3和nh4fe(so4)2中的一种或几种；所述二价锰盐为mnso4、mnso4·
h2o 和mncl2·
6h2o中的一种或几种；所述磷酸盐为nh4h2po4、(nh4)2hpo4、 nah2po4、na2hpo4、kh2po4和k2hpo4中的一种或几种。
[0015]
优选地，所述步骤(1)二价铁盐中的fe
2+
、三价铁盐中的fe
3+
和二价锰盐中的mn
2+
的摩尔量之和与磷酸盐中的po
43-的摩尔比为1.4～13:1；所述 fe
2+
、fe
3+
和mn
2+
的摩尔比为1～5:1～5:1～5。
[0016]
优选地，所述步骤(1)中的分散材料为高岭土、累托石、凹凸棒土、海泡石和白炭黑中的一种或几种；所述分散材料的质量为二价铁盐中铁元素、三价铁盐中铁元素和二价锰盐中锰元素质量之和的10～25％。
[0017]
优选地，所述第一沉淀反应和第二沉淀反应的时间独立地为30～120min；所述第一沉淀反应和第二沉淀反应均在搅拌条件下进行，搅拌速度独立地为 200～500r/min。
[0018]
优选地，所述步骤(3)中干燥的温度为60～450℃。
[0019]
本发明提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的多金属同步稳定化功能材料；所述多金属同步稳定化功能材料的化学成分包括磷酸盐化合物、铁锰氧化物和铁锰氢氧化物；所述多金属同步稳定化功能材料的孔径为 4～15nm，比表面积为110～190m2/g，总孔体积为0.14～0.44cm3/g。
[0020]
本发明还提供了一种修复重金属和/或类重金属污染土壤或废水的方法，包括以下步骤：
[0021]
将所述重金属和/或类重金属污染土壤或废水与稳定化修复材料混合进行修复；所述重金属和/或类重金属包括cd、pb、cu、zn、ni、cr、as和 sb中的一种或几种；所述稳定化修复材料为以上技术方案所述的多金属同步稳定化功能材料。
[0022]
优选地，当修复重金属和/或类重金属污染土壤时，所述稳定化修复材料的质量为土壤质量的0.1～3％，所述修复的温度为10～40℃，时间为10～35 天；当修复重金属和/或类重金属污染废水时，所述稳定化修复材料在废水中的投加量为0.2～3g/l，所述修复的温度为10～40℃，时间为3～24小时。
[0023]
本发明提供了一种多金属同步稳定化功能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；(2)在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节ph值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液；(3)将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。本发明的有益效果如下：
[0024]
本发明制备的稳定化功能材料不仅环境友好，而且疏松多孔，具有较大的比表面积以及丰富的表面官能团，主要的化学成分为磷酸盐化合物和铁
‑ꢀ
锰(氢)氧化物，同时具备磷酸盐化合物和铁-锰(氢)氧化物对重(类)金属的稳定化性能，其中，磷酸基团可以与重金属阳离子形成强配合物或沉淀，铁锰(氢)氧化物表面羟基对含氧离子如as、sb和cr具有良好的亲和力，可以形成稳定的配合物。因此，本发明制备的稳定化功能材料能够同时有效地稳定多种重(类)金属(cd、pb、cu、zn、ni、cr、as和sb)，能够对重(类)金属复合污染的土壤
或废水进行有效修复或净化。本发明加入分散材料，可以有效地防止铁-锰(氢)氧化物团聚，且能够增加功能材料表面负电荷，促进功能材料对重金属阳离子的吸附；进一步地，本发明在沉淀反应前加入分散材料，使二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中的铁离子和锰离子均匀分散，更能有效防止颗粒团聚，进一步提高功能材料对重金属的吸附效率；
[0025]
本发明提供的方法能够通过调控二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐的比例，使制备的稳定化功能材料能够针对不同污染类型的土壤或废水进行高效率地修复；
[0026]
本发明提供的制备方法操作简便、条件温和、原料易得、成本低廉、重复性好、适应性广，可规模化生产和应用；且制备过程中产生的母液可以循环使用，能够减少含氮、磷废水的排放，并进一步降低功能材料的制备成本。
附图说明
[0027]
图1为本发明制备多金属同步稳定化功能材料的工艺流程图；
[0028]
图2是实施例1～4制备的多金属同步稳定化功能材料的扫描电镜(sem)图；
[0029]
图3为实施例1～4制备的多金属同步稳定化功能材料的n2吸附/脱附等温线；
[0030]
图4为实施例1～4制备的多金属同步稳定化功能材料的红外光谱图。
具体实施方式
[0031]
本发明提供了多金属同步稳定化功能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (1)将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液；所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；
[0033] (2)在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节ph值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液；
[0034] (3)将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0035]
本发明实施例制备多金属同步稳定化功能材料的工艺流程如图1所示。
[0036]
本发明将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合进行第一沉淀反应，得到含磷酸盐的第一反应液。在本发明中，所述二价铁盐优选为feso4、feso4·
7h2o、fecl2和fe(nh4)2(so4)2·
6h2o中的一种或几种；所述三价铁盐优选为fe2(so4)3·
xh2o(硫酸铁)、fecl3和nh4fe(so4)2中的一种或几种；所述二价锰盐优选为mnso4、mnso4·
h2o和mncl2·
6h2o 中的一种或几种；所述磷酸盐优选为nh4h2po4、(nh4)2hpo4、nah2po4、 na2hpo4、kh2po4和k2hpo4中的一种或几种；所述磷酸盐优选以磷酸盐溶液的形式加入。在本发明中，所述二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中铁元素和锰元素的摩尔量之和相对磷酸盐过量；所述二价铁盐中的fe
2+
、三价铁盐中的fe
3+
和二价锰盐中的mn
2+
的摩尔量之和与磷酸盐中的po
43-的摩尔比优选为1.4～13:1；所述fe
2+
、fe
3+
和mn
2+
的摩尔比优选为1～5:1～5:1～5；在本发明实施例中，所述二价铁盐中的fe
2+
、三价铁盐中的fe
3+
、二价锰盐中的 mn
2+
与磷酸盐中的po
43-的摩尔比具体为1：3：3：3、1：5：5：5、3：1：3： 5、3：3：5：1、1：1：1：1、3：5：1：3、5：1：5：3、5：3：1：5或5： 5：3：1。本发明能够通过调控二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐的比例，使制备的稳定化功能材料能够针对不同污染类型的土壤或废水进行高效率地修复，具体地，提
高po
43-的比例，则所得产物中磷酸盐化合物的比例高，磷酸盐化合物倾向于稳定cd、pb、cu、zn、ni和cr，可针对cd、pb、cu、 zn、ni和cr含量高的复合污染的土壤或废水进行修复；提高fe
2+
、fe
3+
和 mn
2+
的比例，则所得产物中铁锰(氢)氧化物的比例高，锰(氢)氧化物倾向于稳定as和sb，可针对as和sb含量高的复合污染的土壤或废水进行修复。
[0037]
在本发明中，所述分散材料优选为高岭土、累托石、凹凸棒土、海泡石和白炭黑中的一种或几种，所述分散材料的粒度优选为微米级或纳米级；所述分散材料为来源广泛的天然矿物，廉价易得、环境友好，同时具有良好的分散性及化学稳定性。在本发明中，所述分散材料的质量优选为二价铁盐中铁元素、三价铁盐中铁元素和二价锰盐中锰元素质量之和的10～25％，更优选为15～25％。在本发明中，所述分散材料可以有效地防止铁-锰(氢)氧化物团聚，且能够增加功能材料表面负电荷，促进功能材料对重金属阳离子的吸附。
[0038]
在本发明中，所述二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐、水、分散材料和磷酸盐混合的方法优选为：将二价铁盐、三价铁盐、二价锰盐和水混合，得到混合盐水溶液；在所述混合盐水溶液中加入分散材料，混合得到混合分散液；在所述混合分散液中加入磷酸盐。本发明对所述水的用量没有特别的要求，能够将二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐充分溶解即可；本发明在第一沉淀反应前加入分散材料，使二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐中的铁离子和锰离子均匀分散，更能有效防止颗粒团聚，进一步提高功能材料对重金属的稳定化效率。在本发明中，所述第一沉淀反应优选在室温下进行，所述室温具体为 25℃；所述第一沉淀反应的时间优选为30～120min，更优选为45～120min；所述第一沉淀反应优选在搅拌条件下进行，搅拌的速度优选为200～500r/min，更优选为300～400r/min。在所述第一沉淀反应的过程中，二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐分别与磷酸盐反应生成细小的磷酸盐化合物颗粒，得到含磷酸盐的第一反应液，所述第一反应液中还含有过量的二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐。
[0039]
得到含磷酸盐的第一反应液后，本发明在所述含磷酸盐的第一反应液中加入碱调节ph值至10～12，进行第二沉淀反应，得到第二反应液。在本发明中，所述碱优选包括氨水、naoh和koh中的一种或几种，所述naoh 和koh优选以naoh溶液和koh溶液的形式加入。在本发明中，所述第二沉淀反应优选在室温下进行；所述第二沉淀反应的时间优选为30～120min，更优选为45～120min；所述第二沉淀反应优选在搅拌条件下进行，搅拌的速度优选为200～500r/min，更优选为300～400r/min。在所述第二沉淀反应的过程中，所述第一反应液中过量的二价铁盐、三价铁盐和二价锰盐完全沉淀为相应的氢氧化物。
[0040]
得到第二反应液后，本发明将所述第二反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。本发明对所述固液分离的方式没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的固液分离方式即可，如过滤；在本发明中，所述固液分离所得母液可以循环使用，具体地可以作为配制所述第二沉淀反应中调节ph值用碱的原料，所述母液循环使用能够减少含氮、磷废水的排放，并进一步降低功能材料的制备成本。在本发明中，所述固相洗涤的洗涤液优选为纯水。在本发明中，所述干燥的温度优选为60～450℃，更优选为100～450℃；本发明对所述干燥的时间没有特别的要求，干燥至恒重即可；所述干燥的过程中，部分铁氢氧化物和锰氢氧化物可被脱水成氧化铁或氧化锰，同时部分二价铁被氧化为三价铁，二价锰被氧化为更高价态的锰。
[0041]
本发明提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的多金属同步稳定化功能材料；所述多金属同步稳定化功能材料的化学成分包括磷酸盐化合物、铁锰氧化物和铁锰氢
氧化物；所述多金属同步稳定化功能材料的孔径为 4～15nm，比表面积为110～190m2/g，总孔体积为0.14～0.44cm3/g。本发明制备的稳定化功能材料不仅环境友好，而且表面疏松多孔，具有较大的比表面积以及丰富的表面官能团，主要的化学成分为磷酸盐化合物和铁-锰(氢)氧化物，同时具备磷酸盐化合物和铁-锰(氢)氧化物对重(类)金属的稳定化性能，其中，磷酸基团可以与重金属阳离子形成强配合物或沉淀，铁锰(氢)氧化物表面羟基对含氧离子如as、sb和cr具有良好的亲和力，可以形成稳定的配合物。因此，本发明制备的稳定化功能材料既能固定单一重(类)金属，对单一重(类)金属污染的土壤或废水进行有效修复或净化；而且也能够同时有效地固定多种重(类)金属，对重(类)金属复合污染的土壤或废水进行有效修复或净化。
[0042]
本发明还提供了一种修复重金属和/或类重金属污染土壤或废水的方法，包括以下步骤：
[0043]
将所述重金属和/或类重金属污染土壤或废水与稳定化修复材料混合进行修复；所述重金属和/或类重金属包括cd、pb、cu、zn、ni、cr、as和 sb中的一种或几种；所述稳定化修复材料为以上技术方案所述的多金属同步稳定化功能材料。
[0044]
在本发明中，当修复重金属和/或类重金属污染土壤时，所述稳定化修复材料的质量优选为土壤质量的0.1～3％，所述修复的温度优选为10～40℃，时间优选为10～35天；当修复重金属和/或类重金属污染废水时，所述稳定化修复材料在废水中的投加量优选为0.2～3g/l，所述修复的温度优选为 10～40℃，时间优选为3～24小时。
[0045]
下面结合实施例对本发明提供的多金属同步稳定化功能材料及其制备方法和修复重(类)金属污染土壤或废水的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0046]
实施例1
[0047]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0048] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：3：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为1：3：3：3在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0049] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0050]
实施例2
[0051]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0052] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：5：5混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为1：5：5：5在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0053] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0054]
实施例3
[0055]
一种多金属同步稳定化功能材料，具体制备方法如下：
[0056] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为3：1：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为3：1：3：5在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0057] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0058]
实施例4
[0059]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0060] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为3：3：5混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为3：3：5：1在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0061] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0062]
实施例5
[0063]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0064] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：1：1混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为1：1：1：1在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0065] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0066]
实施例6
[0067]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0068] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为3：5：1混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为3：5：1：3在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0069] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0070]
实施例7
[0071]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0072] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸
铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为5：1：5混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为5：1：5：3在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0073] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0074]
实施例8
[0075]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0076] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为5：3：1混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为5：3：1：5在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0077] (2)待步骤(1)反应60min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0078]
实施例9
[0079]
一种多金属同步稳定化功能材料，具制备方法如下：
[0080] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为5：5：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为5：5：3：1在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0081] (2)待步骤(1)反应60min后用浓度为25％的氨水调节ph为11，继续搅拌60min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0082]
实施例10
[0083]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0084] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：3：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的10％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为1：3：3：3在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0085] (2)待步骤(1)反应45min后用浓度为25％的氨水调节ph为11，继续搅拌45min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在450℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0086]
实施例11
[0087]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0088] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：3：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的25％加入白炭黑，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为1：3：3：3在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0089] (2)待步骤(1)反应120min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 10，继续搅拌120min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在300℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能
材料。
[0090]
实施例12
[0091]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0092] (1)制备过程在室温条件下进行，制备流程如图1所示；将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：3：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入高岭土，搅拌均匀后按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
：po
43-摩尔比为1：3：3：3在混合物中加入磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌；
[0093] (2)待步骤(1)反应120min后，用浓度为25％的氨水调节ph值为 10，继续搅拌120min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0094]
对比例1
[0095]
本对比例与实施例1对比，制备过程中不加入分散材料，其他与实施例 1相同。
[0096]
对比例2
[0097]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0098]
制备过程在室温条件下进行，将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：3：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后加入过量磷酸二氢钾溶液，并用搅拌器以300r/min的转速连续搅拌，反应60min后过得固相滤，用纯水洗涤，然后在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0099]
对比例3
[0100]
一种多金属同步稳定化功能材料，制备方法如下：
[0101]
制备过程在室温条件下进行，将七水合硫酸亚铁、硫酸铁、一水合硫酸锰按照fe
2+
：fe
3+
：mn
2+
摩尔比为1：3：3混合后用水溶解，按照铁元素和锰元素质量之和的15％加入白炭黑，搅拌均匀后用浓度为25％的氨水调节溶液ph值为11，继续搅拌120min后过滤得固相，用纯水反复洗涤，并在100℃下干燥，得到多金属同步稳定化功能材料。
[0102]
对实施例得到的多金属同步稳定化功能材料进行结构表征：
[0103]
图2是实施例1～4制备的多金属同步稳定化功能材料的扫描电镜(sem)图，由图2可知，实施例制备的多金属同步稳定化功能材料表面疏松多孔。
[0104]
图3为实施例1～4制备的多金属同步稳定化功能材料的n2吸附/脱附等温线；实施例制备的多金属同步稳定化功能材料具有较大的比表面积，实施例1制备的材料的表面积为163.02m2/g，孔径为7.37nm，总孔体积为 0.29cm3/g；实施例2制备的材料的表面积为178.21m2/g，孔径为7.23nm，总孔体积为0.31cm3/g；实施例3制备的材料的表面积为122.86m2/g，孔径为 13.71nm，总孔体积为0.44cm3/g；实施例4制备的材料的表面积为120.20m2/g，孔径为4.64nm，总孔体积为0.15cm3/g。
[0105]
图4为实施例1～4制备的多金属同步稳定化功能材料的红外光谱图。红外光谱分析表明，实施例制备的多金属同步稳定化功能材料表面含有丰富的官能团，如-oh、m-o、m-oh(m代表fe和mn)、po
43-基团等。
[0106]
对其他实施例制备得到的多金属同步稳定化功能材料进行表征，其他实施例制备的多金属同步稳定化功能材料表面同样疏松多孔，含有丰富的官能团，孔径为4～15nm，比表面积为110～190m2/g，总孔体积为0.14～0.44cm3/g。
[0107]
对实施例和对比例得到的多金属同步稳定化功能材料进行性能检测，方法如下：
[0108]
性能检测1：
[0109]
供试土壤1取自湖南某处锑矿区周边农田污染土壤，供试土壤2取自湖南某处铅锌矿区周边污染土壤，自然风干后，剔除石块、植物残体后过16 目筛备用；
[0110]
将实施例1～12及对比例1～3所得的修复材料分别以2％的质量比例添加至上述两种污染土壤中，混合均匀，并保持土壤含水率为40％左右，养护温度为30℃，同时设置不添加修复材料的空白对照实验组。养护20天后测定重(类)金属有效态含量(有效态cd、pb、cu、zn、ni、cr的提取剂为 dtpa-cacl
2-tea(hj 804-2016)溶液，有效态as、sb的提取剂为0.5mol/l nahco3溶液)。修复前后重(类)金属有效态含量检测结果如下表1和表2所示：
[0111]
表1锑矿区周边农田污染土壤修复结果
[0112]
[0113][0114]
表2铅锌矿区周边污染土壤修复结果
[0115]
[0116][0117]
性能检测2：
[0118]
配置多重(类)金属混合溶液，调节每种重(类)金属浓度为25mg/l，溶液ph值设置为5.0，模拟重(类)金属污染废水，分别加入实施例1～12 及对比例1～3所得的修复材料，控制投加量为1g/l，温度为25℃，连续震荡12h后过滤，采用icp-aes电感耦合原子发射光谱仪检测滤液中重(类)金属浓度，修复前后溶液中重(类)金属含量检测结果如下表3所示：
[0119]
表3修复前后废水中重(类)金属含量结果
[0120][0121]
由表1、表2和表3可知，本发明所制备的多金属同步稳定化功能材料可以同时修复cd、pb、cu、zn、ni、cr、as和sb复合污染土壤和水体，修复后显著降低了土壤重(类)金属有效态浓度和废水中重(类)金属浓度。且针对不同污染类型土壤和水体可以按照实施例1～9方法调控fe
2+
、fe
3+
、mn
2+
和po
43-比例，磷酸盐化合物倾向于稳定化cd、pb、cu、zn、ni和cr，铁锰(氢)氧化物倾向于稳定化as和sb，从而实现不同类型污染土壤或水体中重(类)金属的最大
程度修复。此外，由实施例和对比例可知，添加适量的分散材料可以在一定程度上促进修复材料对污染土壤和水体中重(类)金属的稳定化效果。
[0122]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。