一种基于改性粘土的重金属复合污染土壤修复药剂及其制备方法_2

文档序号:9540612阅读:来源:国知局
径膨润土颗粒,它针对的重金属污染物的种类较为广泛;组分B为无机柱撑改性膨润土颗粒,主要对阳离子型重金属污染物的稳定化效果较好;组分C为有机改性的膨润土颗粒,主要对阴离子型重金属污染物的稳定化效果较好。通过三种组分的比例调节,可以提高药剂对重金属污染情况较为复杂的土壤的修复效果。
[0021]与已有技术相比,本发明的有益效果还体现在:
[0022](1)本发明中所选用的模板材料膨润土是一种常见的环境介质,不需要人工合成,且价格便宜;
[0023](2)主要的改性材料都是环境友好的,对环境危害风险较小;
[0024](3)首次提出同时使用两种针对性不同的改性膨润土型药剂组分搭配广谱性膨润土材料,使膨润土型土壤重金属稳定化复合药剂应对复杂污染状况的能力大幅提升。
【具体实施方式】
[0025]以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
[0026]实施例1:
[0027]将天然膨润土按75g/L的比例溶解于去离子水中,将装有混合液的容器置于摇床上摇晃至膨润土均勾分散;然后以550r/min的速度离心混合液7.5min,取上层混合液,去除离心管底层粒径大于2微米的颗粒;再以5000r/min的离心速度离心所收集的上层混合液,移除上清液,取出底层的膨润土,在50°C下烘干,研磨过200目筛盘,用1.5mol/L氯化钠溶液两次浸泡提纯后的膨润土,5000r/min离心去除上清液,收集离心管底层膨润土 ;随后用去离子水两次洗涤所得的膨润土,获得组分A。
[0028]对比型药剂配制选用100%的A组分。
[0029]配制浓度均为400mg/Kg的N1、Cu与Cr污染土壤,按照药剂:土壤重量比为1:10的比例投加药剂,混合均匀后加入土壤质量10%的水。养护72小时后对土壤进行毒性浸出实验,结果发现,相比没有添加稳定剂的土壤,投加药剂之后N1、Cu与Cr的稳定化效率分别为14.3%、12.3%和9.5%,三种金属的总稳定化效率为36.1%。
[0030]实施例2:
[0031]按照[ΟΗ-]/[Α13+] = 2.4/1的比例不断搅拌下逐滴将NaOH溶液加入A1C13.6H20溶液中以获得浓度为0.2mol/L的氢氧化铝溶液,反应完全后老化18h,制得柱撑液(即多羟基铝离子柱化剂与水的混合液),将制得的柱撑液在室温下放置2天。在组分A中加入适量去离子水配制组分A含量为30g/L的膨润土悬浊液,将柱撑液通过蠕动泵按照[Al3+] /膨润土为lOmmol/g的比例加入膨润土悬浊液中,进行离子交换反应,并在65°C下加热48h进行柱化反应。分离所得固体颗粒用去离子水多次洗涤,于80°C干燥、研磨后再在100°C下活化2h,得到组分B。
[0032]对比型药剂配制选用100%的B组分。
[0033]配制浓度均为400mg/Kg的N1、Cu与Cr污染土壤,按照药剂:土壤重量比为1:10的比例投加药剂,混合均匀后加入土壤质量10%的水。养护72小时后对土壤进行毒性浸出实验,结果发现,相比没有添加稳定剂的土壤,投加药剂之后N1、Cu与Cr的稳定化效率分别为17.2%、32.1%和3.7%,三种金属的总稳定化效率为53%。
[0034]实施例3:
[0035]按每lOOmL水中加入15g组分A的比例配制组分A水溶液,并按组分A阳离子交换量100%的比例加入有机表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵,搅拌反应1.5小时。离心后用去离子水洗涤多次,在60°C下烘干,研磨过200目筛,最后在110°C下活化3h得到组分C。
[0036]对比型药剂配制选用100%的C组分。
[0037]配制浓度均为400mg/Kg的N1、Cu与Cr污染土壤,按照药剂:土壤重量比为1:10的比例投加药剂,混合均匀后加入土壤质量10%的水。养护72小时后对土壤进行毒性浸出实验,结果发现,相比没有添加稳定剂的土壤,投加药剂之后N1、Cu与Cr的稳定化效率分别为2.7%、3.8%和23.8%,三种金属的总稳定化效率为30.3%。
[0038]实施例4:
[0039]将天然膨润土按50g/L的比例溶解于去离子水中,将装有混合液的容器置于摇床上摇晃至膨润土均勾分散;然后以500r/min的速度离心混合液5min,取上层混合液,去除离心管底层粒径大于2微米的颗粒;再以5000r/min的离心速度离心所收集的上层混合液,移除上清液,取出底层的膨润土,在50°C下烘干,研磨过200目筛盘,用lmol/L氯化钠溶液两次浸泡提纯后的膨润土,5000r/min离心去除上清液,收集离心管底层膨润土;随后用去离子水两次洗涤所得的膨润土,获得组分A。
[0040]按照[0H-] / [Al3+] = 2.2/1的比例不断搅拌下逐滴将NaOH溶液加入A1C13.6H20溶液中以获得浓度为0.2mol/L的氢氧化铝溶液,反应完全后老化12h,制得柱撑液(即多羟基铝离子柱化剂与水的混合液),将制得的柱撑液在室温下放置2天。在组分A中加入适量去离子水配制组分A含量为20g/L的膨润土悬浊液,通过蠕动泵将柱撑液按照[Al3+] /膨润土为15mmol/g的比例加入膨润土悬池液中,进行离子交换反应,并在75°C下加热60h进行柱化反应。分离所得固体颗粒用去离子水多次洗涤,于80°C干燥、研磨后再在100°C下活化
2.5h,得到组分B。
[0041]按每lOOmL水中加入10g组分A的比例配制组分A水溶液,并按组分A阳离子交换量50%的比例加入有机表面活性剂,搅拌反应2小时。离心后用去离子水洗涤多次,在60°C下烘干,研磨过200目筛,最后在120°C下活化2.5h,得到组分C。
[0042]按以下重量配比将A、B、C三种组分混合均匀,即得到一种用于处理多种重金属复合污染土壤的多组分改性膨润土的普适性复合修复药剂,该普适性复合修复药剂中各组分的重量百分比为:A为15%、B为45%、C为40%。
[0043]配制浓度均为400mg/Kg的N1、Cu与Cr污染土壤,按照药剂:土壤重量比为1:10的比例投加药剂,混合均匀后加入土壤质量10%的水。养护72小时后对土壤进行毒性浸出实验,结果发现,相比没有添加稳定剂的土壤,投加药剂之后N1、Cu与Cr的稳定化效率分别为15.1%、23.5%和12.6%,三种金属的总稳定化效率为51.2%。
[0044]实施例5:
[0045]将天然膨润土按100g/L的比例溶解于去离子水中,将装有混合液的容器置于摇床上摇晃至膨润土均勾分散;然后以600r/min的速度离心混合液lOmin,取上层混合液,去除离心管底层粒径大于2微米的颗粒;再以5000r/min的离心速度离心所收集的上层混合液,移除上清液,取出底层的膨润土,在50°C下烘干,研磨过200目筛盘,用2mol/L氯化钠溶液两次浸泡提纯后的膨润土,5000r/min离心去除上清液,收集离心管底层膨润土 ;随后用去离子水两次洗涤所得的膨润土,获得组分A。
[0046]按照[0H-] / [Al3+] = 2.5/1的比例不断搅拌下逐滴将NaOH溶液加入A1C13.6H20溶液中以获得浓度为0.2mol/L的氢氧化铝溶液,反应完全后老化24h,制得柱撑液(即多羟基铝离子柱化剂与水的混合液),将制得的柱撑液在室温下放置2天。在组分A中加入适量去离子水配制组分A含量为40g/L的膨润土悬浊液,通过蠕动泵将柱撑液按照[Al3+] /膨润土为15mmol/g的比例加入膨润土悬池液中,进行离子交换反应,并在70°C下加热55h进行柱化反应。分离所得固体颗粒用去离子水多次洗涤,于80°C干燥、研磨后再在120°C下活化3h,得到组分B。
[0047]按每lOOmL水中加入20g组分A的比例配制组分A水溶液,并按组分A阳离子交换量200%的比例加入有机表面活性剂,搅拌反应2小时。离心后用去离子水洗涤多次,在60°C下烘干,研磨过200目筛,最后在120°C下活化2h,得到组分C。
[0048]按以下重量配比将A、B、C三种组分混合均匀,即得到一种用于处理多种重金属复合污染土壤的多组分改性膨润土的普适性复合修复药剂,该普适性复合修复药剂中各组分的重量百分比为:A为10%、B为65%、C为25%。
[0049]配制浓度均为400mg/Kg的N1、Cu与Cr污染土壤,按照药剂:土
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