一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法
【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其制 备方法。 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及其制备方法，本 发明采用生石灰、生物质炭、硅藻土、钠基膨润土、活性氧化铝、氨三乙酸、木质素磺酸钠、十 二烷基磺酸钠按比例混合，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、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，其原料由生石 灰、生物质炭、硅藻土、钠基膨润土、活性氧化铝、氨三乙酸、木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠 组成，所述的土壤修复剂各原料的重量百分比为：
[0009] 生石灰 30-45%;
[0010]生物质炭 10-25%;
[0011] 硅藻土 10-15%;
[0012] 钠基膨润土 10-15%;
[0013] 活性氧化铝10-15%;
[0014] 氨三乙酸5-10%;
[0015] 木质素磺酸钠1-5%;
[0016] 十二烷基磺酸钠1-5%;
[0017] 各原料的质量百分比之和为100%。
[0018] 进一步地，所述修复剂中各原料的质量百分比为：
[0019] 生石灰 45%;
[0020] 生物质炭10%;
[0021]硅藻土 10%;
[0022] 钠基膨润土 10%;
[0023] 活性氧化铝10%;
[0024] 氨三乙酸5%;
[0025]木质素磺酸钠5%;
[0026] 十二烷基磺酸钠5%。
[0027]本发明一种重金属污染土壤修复剂，所述的生物质炭是以秸杆、花生壳、木肩的一 种或几种为原料，在体系压力为3kPa，热解温度为500°C的条件真空热解30min制成，通过研 磨处理得到3mm以下的固体粉末。
[0028]所述的生石灰、硅藻土、活性氧化铝分别为2mm以下的固体粉末；
[0029]所述的钠基膨润土为碱性系数大于1、蒙脱石含量为60-88%、粒径为2mm [0030]以下的固体粉末；
[0031]所述的氨三乙酸为2mm以下的固体粉末；
[0032]所述的木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠为2mm以下的固体粉末。
[0033]本发明一种重金属污染土壤修复剂，通过将生石灰、生物质炭、硅藻土、钠基膨润 土、活性氧化铝、氨三乙酸、木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠按上述比例搅拌混合均匀，即得 到修复药剂。
[0034]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。
[0035] 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。
[0036] 相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
[0037] 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。
[0038]生石灰的化学成分为氧化钙，一方面使土壤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Μ0Η+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。
[0039] 钠基膨润土是以蒙脱石为主的黏土矿物，主要化学式为Nax(H20)4(AI2- xMgQ.83) Si4〇1Q)(OH)2,其结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的晶体结构。钠基膨润土 晶胞形成的层状结构主要存在钠离子，易被其他阳离子置换，具有较好的离子交换性，可与 土壤中的重金属进行离子交换，降低土壤重金属的生物毒性。
[0040]活性氧化铝具有许多毛细孔道，比表面积大，对水、氧化物等具有较强的亲合力。 [0041]氨三乙酸能为金属离子提供四个配位键，而且它的分子又较小，因而它具有非常 强的络合能力，能与各种金属离子形成稳定的螯合物。
[0042] 木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物，具有很强的分散能力，适于将固体分散 在水介质中，能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用;木质素磺酸钠的 加入，最大限度地促进修复药剂中的其他组分在土壤中的分散，同时自身也具有与重金属 离子的螯合作用。
[0043] 十二烷基磺酸钠是一种高效的阴离子表面活性剂，易与各种助剂复配，成本较低， 合成工艺成熟，与螯合剂复配处理土壤中的疏水性含重金属物质，提高土壤修复效果。 [0044]除了上述组分各自的吸附、螯合作用外，生物质炭、硅藻土、钠基膨润土、活性氧化 铝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;在十二烷基磺酸钠的作用 下，氨三乙酸、木质素磺酸钠的水溶性好，容易与生物质炭、硅藻土、钠基膨润土、活性氧化 铝相互配合与重金属离子反应，同时木质素磺酸钠具有分散作用，在有水的土壤环境中，促 进其他组分在土壤中分散，最大限度地与土壤接触反应。
[0045] 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】：
[0046] 实施例1
[0047]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：
[0048] (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；
[0049] (b)、土壤修复剂制备:获取为2mm以下粉末状的生石灰；以秸杆为原料，在体系压 力为3kPa，热解温度为500°C的条件真空热解30min，研磨处理得到3mm以下的固体颗粒，制 成粒径小于3mm的生物质炭;获取碱性系数大于1、蒙脱石含量为80%，粒径小于