一种用于治理重金属污染土壤的处理剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于处理剂技术领域，特别涉及一种用于治理重金属污染土壤的处理剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业的不断发展，重金属不但对水体有较大的污染，同时，对土壤的污染也越 来越严重，部分地区的土地的污染已严重超出了标准。土壤的污染会导致种植于其上的农 作物将这些重金属吸入，导致农作物中重金属超标，从而严重影响人们的食品安全和身体 健康。土壤污染的最终受害者是人类，重金属对土壤的持续污染以及土壤中污染物的长期 存在，必将对人类生命安全构成巨大的、严重的和潜在的威胁。因此，人们越来越重视对土 壤的治理。
[0003] -般的重金属离子都以特殊的状态与土壤结合在一起，较难分离。目前，治理土壤 重金属污染的原理大致有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，降低其在环境中的 迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。为了降低和消除重金属的危害，目前国 内外常用的治理土壤重金属污染的方法主要有物理治理、化学治理、生物治理，以及化学与 生物技术相结合的治理方法等。其中，化学治理的方法就是向土地中加入重金属螯合剂，与 土壤中的重金属反应生成不溶解的重金属螯合物，使重金属固定在土壤中，不再对环境造 成危害，该方法操作难度相对较低，而且成本也较低，是较为常用的方法。但是，由于重金属 与土壤的特殊结合状态，一般的重金属螯合剂难以较为均匀的在土壤中扩散，从而造成了 治理效果不尽理想的局面。而化学与生物结合的治理方法，治理的效果最佳，但需要的治理 周期较长，如何在较短时期内，较为彻底治理土壤的重金属污染，是目前最为前沿的研究课 题。
[0004] 基于此，本发明旨在提供一种用于治理重金属污染土壤的处理剂及其制备方法， 使用该处理剂可以在较短的时期内，较为彻底治理土壤的重金属污染。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种用于治理重金属污染 土壤的处理剂，使用该处理剂可以在较短的时期内，较为彻底治理土壤的重金属污染。
[0006] 为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：
[0007] -种用于治理重金属污染土壤的处理剂，按质量百分比计，其包括以下组分：
[0008] 二甲基二硫代氨基甲酸盐螯合剂40 %?75% ;
[0009] 二乙基二硫代氨基甲酸盐螯合剂20 %?45 % ;
[0010] 聚乙烯亚胺 5%?15%。
[0011] 其中，二甲基二硫代氨基甲酸盐螯合剂分子量较小、水溶性好、环境毒害小，容易 在土壤中扩散并与土壤中的重金属离子反应，生成极为稳定的二甲基二硫代氨基甲酸类金 属螯合物，该螯合物易于沉积在土壤中，而且不会与其他物质发生反应，从而达到永久固定 重金属离子的目的。由于其在土壤中容易扩散，因此治理效果较为理想。
[0012] 二乙基二硫代氨基甲酸盐螯合剂具有良好的生物活性，容易被作物吸收，因此与 二乙基二硫代氨基甲酸盐螯合剂发生反应的重金属离子也具有生物活性，易于被作物吸 收，从而可以将土壤中的重金属离子转移到作物中，从而可加快土地污染的治理进程。
[0013] 聚乙烯亚胺具有良好的吸水性，在一定条件下又可解离水分子，与螯合剂混合使 用后可增加土壤的涵水性能，增加了螯合剂的利用率，同时其本身具有良好的生物降解性 能，彻底降解的产物为无机氨、CO 2和水，对环境无害。
[0014] 相对于现有技术，本发明的成分中，聚乙烯亚胺增加了螯合剂的利用率，二甲基二 硫代氨基甲酸盐螯合剂能够有效固定住土壤中的重金属离子，而二乙基二硫代氨基甲酸盐 螯合剂的生物活性又使得本发明具有促进作物吸收重金属离子的作用，也就是说，本发明 同时具有固定重金属离子和促进作物吸收重金属离子的双重性能，从而加快了土壤中重金 属离子污染的治理进程，使用本发明的处理剂可以在较短的时期内，较为彻底治理土壤的 重金属污染。
[0015] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的一种改进，按质量百分比计，其 包括以下组分：
[0016] 二甲基二硫代氨基甲酸盐螯合剂50 %?65% ;
[0017] 二乙基二硫代氨基甲酸盐螯合剂25 %?35 % ;
[0018] 聚乙烯亚胺 7%?12%。
[0019] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的一种改进，按质量百分比计，包 括以下组分：
[0020] 二甲基二硫代氨基甲酸盐螯合剂60% ;
[0021] 二乙基二硫代氨基甲酸盐螯合剂30% ;
[0022] 聚乙烯亚胺 10%。
[0023] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的一种改进，所述二甲基二硫代氨 基甲酸盐选自二甲基二硫代氨基甲酸钠盐螯合剂、二甲基二硫代氨基甲酸钾盐螯合剂和二 甲基二硫代氨基甲酸铁盐螯合剂。
[0024] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的一种改进，所述二乙基二硫代氨 基甲酸盐螯合剂选自二乙基二硫代氨基甲酸钠盐螯合剂、二乙基二硫代氨基甲酸钾盐螯合 剂和二乙基二硫代氨基甲酸铁盐螯合剂中的至少一种。
[0025] 本发明的另一个目的在于提供一种用于治理重金属污染土壤的处理剂的制备方 法，包括以下步骤：
[0026] 第一步，将液态的二甲胺加入乙二胺中，制成乙二胺和二甲胺的混合液，其中，乙 二胺和二甲胺的摩尔比为（1. 5?4. 5) :1 ;
[0027] 第二步，向第一步得到的乙二胺和二甲胺的混合液中加入足量的二硫化碳，使乙 二胺和二甲胺分别与二硫化碳反应，得到中间产物；
[0028] 第三步，向中间产物中加入氢氧化物粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到二甲基 二硫代氨基甲酸盐螯合剂和二乙基二硫代氨基甲酸盐螯合剂的混合物；
[0029] 第四步，将第三步所得的固体与聚乙烯亚胺按照（85?95) : (5?15)的质量比例 混合均匀后，即得处理剂。
[0030] 相对于现有技术，本发明中二甲基二硫代氨基甲酸盐螯合剂和二乙基二硫代氨基 甲酸盐螯合剂的制备可以一次完成，而不需要分别制备，因此其工艺步骤简单，易于实现， 而且可以降低制备成本。
[0031] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的制备方法的一种改进，第二步 中，反应温度控制在KTC以下。这是因为有机胺类物质（乙二胺和二甲胺）与CS 2反应较 为剧烈，为防止局部过热发生有机物分解等副反应，需要在较低的温度下进行反应。
[0032] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的制备方法的一种改进，第三步所 述的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铁。
[0033] 作为本发明用于治理重金属污染土壤的处理剂的制备方法的一种改进，第一步 之前，先用乙醇将乙二胺和二甲胺分别稀释2-10倍，第二步中反应温度控制在30-50°C之 间。这也是本发明的一大创新，因为传统的重金属螯合剂的生产工艺是：将纯二甲胺（纯度 彡99%)与CSJP NaOH反应，生成二硫代氨基甲酸钠盐类金属螯合剂。由于二甲胺的含量 较高，与〇&反应时较为剧烈，为防止局部过热发生有机物分解等副反应，需要在较低温度 进行反应（通常反应温度低于KTC )。因此，就需要更低温度的冷冻盐水对反应设备进行 冷却，同时需设立冷冻机、盐水配制槽、盐水贮槽等设备设施，方能保证产品的正常生产，以 年产一万吨螯合剂为例，就需要60万大卡冷冻机组2台，盐水贮槽1台，盐水配制槽1台。 60万大卡冷冻机组配电机功率为150KW，以年生产300天计算，仅冷冻机耗电就有108万 KW ? h，运行成本很高。
[0034] 本发明通过降低二甲胺和乙二胺的浓度（即稀释），可有效降低反应的激烈程度， 使得反应较为平稳，同时试验表明，控制温度在30-50°C之间时，产品质量与原先并无差异。 因此，在正常情况下，用普通的循环水就可满足正常的生产，不但省却了冷冻机组冷却等设 备设施，还减少了操作人员的劳动强度，单冷冻机组的电耗每年就可节约108万KW ? h。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方 式并不限于此。
[0036] 实施例1
[0037] 本实施例提供的用于治理重金属污染土壤的处理剂的一种改进，按质量百分比 计，包括以下组分：
[0038] 二甲基二硫代氨基甲酸钠盐螯合剂60% ;
[0039] 二乙基二硫代氨基甲酸钠盐螯合剂30% ;
[0040] 聚乙烯亚胺 10%。
[0041] 其制备方法为：
[0042] 包括以下步骤：
[0043] 第一步，将液态的二甲胺加入乙二胺中，制成乙二胺和二甲胺的混合液，其中，乙 二胺和二甲胺的摩尔比为1 :3 ;
[0044] 第二步，向第一步得到的乙二胺和二甲胺的混合液中加入足量的二硫化碳，使乙 二胺和二甲胺分别与二硫化碳反应，反应温度控制在KTC以下，得到中间产物；
[0045] 第三步，向中间产物中加入氢氧化钠粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到二甲基 二硫代氨基甲酸钠盐螯合剂和二乙基二硫代氨基甲酸钠盐螯合剂的混合物；
[0046] 第四步，将第三步所得的固体与聚乙烯亚胺按照90 :10的质量比例混合均匀后， 即得处理剂。
[0047] 实施例2
[0048] 本实施例提供的用于治理重金属污染土壤的处理剂的一种改进，按质量百分比 计，包括以下组分：
[0049] 二甲基二硫代氨基甲酸钾盐螯合剂52% ;
[0050] 二乙基二硫代氨基甲酸钾盐螯合剂40% ;
[0051] 聚乙烯亚胺 8%。
[0052] 其制备方法为：
[0053] 包括以下步骤：