态有关。不同形态的重金属会表现出不同 的生态毒性和环境行为。凹凸棒可W利用自身的表面活性、吸附性、催化性、过滤作用、离子 交换作用、络合作用和静电作用，吸附、固定和纯化±壤中的重金属，改变±壤中重金属的 化学形态，阻控植物通过根际微环境系统对±壤中重金属的吸附吸收和不同部位的生物富 集，减轻重金属对植物生长的影响，从而降低重金属的有效性和生态毒性，达到修复±壤重 金属污染的效果。凹凸棒晶体对重金属的化学吸附机理主要表现：（1)棒晶边缘与金属阳 离子配位结合的负水分子可W形成与有机养分分子结合的氨键；（2)晶体四面体层外表面 上由Si-O-Si桥氧键断裂形成的Si-OH基可W与有机养分分子结合形成共价键；（3)凹凸 棒晶体内部金属氧化物因非等价类质同象置换现象，造成配位水失去而产生电荷不平衡位 电性吸附中屯、，从而形成具有极强的重金属离子选择性化学吸附能力的弱电吸附核。
[0016] 综上所述，经过酸化和热改性凹凸棒基±壤重金属污染修复剂，凹凸棒石黏±经 过硫酸酸化处理，具有比表面积大、孔隙率高的特点，其活性和吸附性能都得到了较大的提 高，能够有效降低±壤中可溶态重金属的比例，达到纯化±壤重金属效果，修复±壤重金属 污染。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施实例对本发明作进一步的描述： 1、一种凹凸棒基±壤重金属修复剂，其特征在于包括如下制备步骤： A、 原矿破碎 将凹凸棒矿石破碎，破碎目数30目-60目； B、 酸化处理 水中加入质量分数98%的浓硫酸配制成摩尔浓度1~3mol/L的硫酸溶液，在步骤A中破 碎的凹凸棒矿石中加入硫酸溶液，酸化处理4小时制成凹凸棒粘± ; C、 惊晒筛分 将酸化后的凹凸棒粘±进行惊晒，惊晒使得凹凸棒粘±含水率降至15%，然后进行粉 碎，并进行筛分得到凹凸棒粉，筛网粒度为100-150目； D、 赔烤 将筛分后的凹凸棒粉送入赔烧炉进行赔烧，赔烧溫度控制在300-360°C，赔烧时间 45-120 分钟； E、±壤重金属修复 测定±壤中重金属离子的摩尔浓度，将凹凸棒粉溶解于水中制得凹凸棒粉溶液，凹凸 棒粉溶液的摩尔浓度为±壤中重金属离子的摩尔浓度的10~50倍，并将凹凸棒粉溶液倒入 上壤中吸附重金属离子，凹凸棒粉溶液溫度20~80°C，吸附时间20~80分钟。
[0018] 优选的所述步骤B中水中加入质量分数98%的浓硫酸配制成摩尔浓度2mol/L的 硫酸溶液。
[0019] 优选的所述步骤C中将筛分后的凹凸棒粉送入赔烧炉进行赔烧，赔烧溫度控制在 360°C，赔烧时间60分钟； 优选的所述凹凸棒粉送入造粒机进行造粒处理，粒径为2. 5~3. 5毫米。
[0020] 优选的所述步骤E中将凹凸棒粉溶液倒入±壤中吸附重金属离子，凹凸棒粉溶液 溫度80°C，吸附时间20分钟。
[0021] 优选的所述步骤E中凹凸棒粉溶液重加入脱硫剂石灰石，根据凹凸棒粉溶液体积 脱硫剂石灰石添加量为2~8g/L。
[0022] 本发明中有5个重要参数直接影响重金属离子吸附率，分别是步骤B中硫酸溶液 a、步骤D中赔烧时间b、步骤E中脱硫剂石灰石添加量C、步骤E中溶液吸附溫度d和步骤 E中吸附时间e。如表1所示设定4组重要参数变化量。
[0023] 如表2选用不同重要参数进行16组实施例Lie测试。对相同±壤的Cd离子吸收 情况进行测试，由表2可知凹凸棒基±壤重金属污染修复剂对±壤中可溶态Cd降低率的主 要影响因素按照影响程度大小排列的顺序是酸含量、赔烧时间、吸附时间、脱硫剂用量和吸 附溫度。通过上述分析，确定最佳的工艺路线为A3B2C3D4E1，即硫酸浓度2mol/L、赔烧时间 60min、脱硫剂6旨/1、吸附溫度80°C、吸附时间20min。
[0024] 表1凹凸棒基±壤重金属污染修复剂制备试验的L16重要参数变化量表
表2±壤中重金属Cd的降低率的L16试验结果
【主权项】
1. 一种凹凸棒基土壤重金属修复剂，其特征在于包括如下制备步骤： A、 原矿破碎 将凹凸棒矿石破碎，破碎目数30目-60目； B、 酸化处理 水中加入质量分数98%的浓硫酸配制成摩尔浓度l~3mol/L的硫酸溶液，在步骤A中破 碎的凹凸棒矿石中加入硫酸溶液，酸化处理4小时制成凹凸棒粘土； C、 瞭晒筛分 将酸化后的凹凸棒粘土进行晾晒，晾晒使得凹凸棒粘土含水率降至15%，然后进行粉 碎，并进行筛分得到凹凸棒粉，筛网粒度为100-150目； D、 焙烤 将筛分后的凹凸棒粉送入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度控制在300-360°C，焙烧时间 45-120 分钟； E、 土壤重金属修复 测定土壤中重金属离子的摩尔浓度，将凹凸棒粉溶解于水中制得凹凸棒粉溶液，凹凸 棒粉溶液的摩尔浓度为土壤中重金属离子的摩尔浓度的1〇~50倍，并将凹凸棒粉溶液倒入 土壤中吸附重金属离子，凹凸棒粉溶液温度20~80°C，吸附时间20~80分钟。2. 根据权利要求1所述的一种凹凸棒基土壤重金属修复剂，其特征在于所述步骤B中 水中加入质量分数98%的浓硫酸配制成摩尔浓度2mol/L的硫酸溶液。3. 根据权利要求1所述的一种凹凸棒基土壤重金属修复剂，其特征在于所述步骤C中 将筛分后的凹凸棒粉送入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度控制在360°C，焙烧时间60分钟。4. 根据权利要求1所述的一种凹凸棒基土壤重金属修复剂，其特征在于所述凹凸棒粉 送入造粒机进行造粒处理，粒径为2. 5~3. 5毫米。5. 根据权利要求1所述的一种凹凸棒基土壤重金属修复剂，其特征在于所述步骤E中 将凹凸棒粉溶液倒入土壤中吸附重金属离子，凹凸棒粉溶液温度80°C，吸附时间20分钟。6. 根据权利要求1所述的一种凹凸棒基土壤重金属修复剂，其特征在于所述步骤E中 凹凸棒粉溶液重加入脱硫剂石灰石，根据凹凸棒粉溶液体积脱硫剂石灰石添加量为2~8g/ L〇
【专利摘要】本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及利用凹凸棒制备重金属污染土壤的修复剂。一种凹凸棒基土壤重金属修复剂经过原矿破碎、酸化处理、晾晒筛分、焙烤和土壤重金属修复等多个步骤制得。本发明经过酸化和热改性凹凸棒基土壤重金属污染修复剂，凹凸棒石黏土经过硫酸酸化处理，具有比表面积大、孔隙率高的特点，其活性和吸附性能都得到了较大的提高，能够有效降低土壤中可溶态重金属的比例，达到钝化土壤重金属效果，修复土壤重金属污染。
【IPC分类】C09K17/08
【公开号】CN105295931
【申请号】CN201510798295
【发明人】陶玲, 任珺, 李伊娜, 赵雅琼, 张锋杰
【申请人】兰州坤仑环保科技有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月19日