一种重金属污染土壤修复剂及应用
【技术领域】：
[0001] 本发明属于土壤污染修复技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤修复剂及应 用。 技术背景：
[0002] 据环境保护部和国土资源部2014年公布《全国土壤污染状况调查公报》显示:全国 土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃 地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或 超标的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比 例分别为11.2%、2.3 %、1.5 %和1.1 %。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染 比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。
[0003] 从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工 业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、 汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。
[0004] 主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。若以第二次全国土地调查 结果为准，我国耕地最新数据为203077万亩来计算，中重度污染的耕地面积占2.9%，已经 达到5889万亩。
[0005] 目前针对土壤重金属污染的治理方法主要有固定化/稳定化、淋洗法、洗土法、电 动力学修复法、化学还原法、植物修复、微生物修复，总体存在修复效率低、处理成本高等问 题。传统的修复方法如填埋、淋洗、电化学等工程量大，成本高、而且常常导致土壤结构破坏 和某些营养元素丢失。因此，开发一种低成本、简单、高效、环境友好的土壤修复药剂具有重 要意义。
[0006] 化学钝化修复剂是一种高效经济的面源污染治理技术，该技术也符合我国可持续 发展的需要。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种重金属污染土壤修复剂，采用生物质炭、 α-环糊精、葡萄糖、铁粉、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺、硫化钠、硫脲按比例混合，制成土壤修复 剂，根据污染程度按一定比例添加到重金属污染土壤中，通过吸附、离子交换、还原、螯合等 协同作用与土壤中的重金属发生反应，使重金属形成稳定的化学形态，阻止其环境迀移和 扩散，降低重金属在环境中的毒害程度。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂，其原料由生物 质炭、α-环糊精、葡萄糖、铁粉、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺、硫化钠、硫脲组成，所述的土壤修复 剂各原料的重量百分比为：
[0009] 生物质炭 30-45%;
[0010] α-环糊精 10-25%;
[0011]葡萄糖 10-15%;
[0012] 铁粉 10-15%;
[0013] 硫酸亚铁 10-15%;
[0014] 聚丙烯酰胺5-10%;
[0015] 硫化钠 1-5%;
[0016]硫脲 1-5%;
[0017]所述的生物质炭是以秸杆和氧化钙的混合物为原料，所述秸杆和氧化钙的质量比 为20:1，在体系压力为20kPa、热解温度为500°C的条件下真空热解30min，通过研磨处理得 到的粒径为3mm以下的固体粉末；
[0018]所述的α-环糊精、葡萄糖、铁粉、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺、硫化钠、硫脲分别为2mm以 下的固体粉末。
[0019] 进一步地，所述修复剂中各原料的质量百分比为：
[0020] 生物质炭45%;
[0021] α-环糊精 10%;
[0022]葡萄糖 10%;
[0023]铁粉 10%;
[0024] 硫酸亚铁10%;
[0025] 聚丙烯酰胺5%;
[0026] 硫化钠5%;
[0027]硫脲 5%;
[0028]本发明一种重金属污染土壤修复剂，通过将生物质炭、α-环糊精、葡萄糖、铁粉、硫 酸亚铁、聚丙烯酰胺、硫化钠、硫脲按上述比例搅拌混合均匀，即得到修复药剂。
[0029] 本发明一种重金属污染土壤修复剂，按上述过程获得混合物后，添加到重金属污 染土壤中，所添加的修复药剂量为污染土壤重量的1-10%，再喷洒少量的水使得土壤保持 湿润。
[0030] 该药剂可以用于单一重金属污染土壤的治理，也适用于复合重金属污染的治理， 适用于大面积重金属污染土壤修复，包括重金属污染的矿山修复以及重金属使用生产企业 污染场地的修复。与现有技术相比，本发明的修复药剂具有制备方法简单、可行、治理效果 好的优点。
[0031] 相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
[0032] 修复剂中的生物质炭通过真空热解生物质获得，在真空条件下制得的生物质炭孔 隙率高，吸附值高；以秸杆等生物质为原料，充分利用资源，避免因其焚烧造成环境污染。通 过添加氧化钙促进秸杆在真空热解的过程中炭的产量增加，通过真空热解得到的生物质 炭，具有比表面积大，孔道丰富，易吸附各类重金属离子，降低土壤中迀移性重金属离子的 浓度；制得的生物质炭中的氧化钙自身可使土壤pH值提高土壤表面负电荷增加，从而土壤 对重金属的亲和性增加；另一方面pH值升高，也有利于MOH+的存在而提高重金属离子的吸 附量，同时促使土壤中重金属形成氢氧化物或结合态沉淀或共沉淀。
[0033] α-环糊精是由葡萄糖环构成的锥筒状分子，由六个葡糖糖分子构成。环糊精圆筒 内为疏水区，圆筒直径约为〇.6nm，具有容纳其他形状和大小适合的疏水性物质的分子或基 团而嵌入洞中，形成包合物的特性。环糊精吸附重金属离子和有机污染物，基本上是通过包 络作用进行的。环糊精可以直接和重金属离子配位生成多核金属化合物。
[0034]聚丙烯酰胺是高分子聚合物，有良好的水溶性，无毒、无腐蚀性、可以改善土壤的 物理性能，增加土壤大团聚体数目，提高土壤导水性和含水量，减缓土壤流失，能让土壤与 钝化剂充分接触;此外，聚丙烯酰胺具有羧基和酰胺基等活性基团，可通过与土壤颗粒表面 的金属离子形成配位键，有使稳定铬离子的协同作用；
[0035]葡萄糖是一种天然高分子化合物，是自然界来源丰富的一种可再生物质，可降解， 不会对环境造成污染。其分子链中存在着大量可反应的羟基和糖苷键，可吸附大量的重金 属呙子；
[0036]硫化钠可与可交换态重金属离子反应形成稳定的化学形态，阻止其环境迀移和扩 散，降低重金属在环境中的毒害程度。
[0037]硫脲与可交换态重金属离子反应形成稳定的化学形态，形成稳定化的沉淀物。 [0038]铁粉和硫酸亚铁的还原性能高，可将二价镉还原，易溶于水，价格便宜
[0039] 除了上述组分各自的吸附、还原、沉淀、络合等作用外，生物质炭的加入能很好地 改善土壤理化性质，大大增强土壤的通透性;在聚丙烯酰胺的作用下，氨有水的土壤环境 中，促进各组分在土壤中分散，最大限度地与土壤接触反应。
[0040] 通过上述组分发挥协同作用，使得重金属在土壤中的浸出率大大降低，达到并优 于国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)的一级标准。
【具体实施方式】：
[0041 ] 实施例1
[0042]试验土壤采集自某重金属污染区域，该区域土壤表层中的重金属含量高于《土壤 环境质量标准》(GB15618-1995)的三级标准。根据污染的实际情况进行修复：
[0043] (a)、从土壤中取样，检测根据固体废物《浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/ T299-2007)采用翻转振荡器对土壤进行浸出试验，检测修复前的土壤重金属浓度；
[0044] (b)、土壤修复剂制备：
[0045] 以秸杆和氧化钙的混合物为原料，所述秸杆和氧化钙的质量比为20:1，在体