一种近海污染沉积物修复材料的绿色制备方法及应用与流程

[0001]
本发明属于环境修复技术领域，涉及一种近海污染沉积物修复材料的绿色制备方法及应用。


背景技术：

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随着沿海工业化及城市化的快速发展，排海污染物(如石油烃、重金属等)急剧增加，导致近海沉积物生态环境不断地被破坏，严重威胁到海洋生态系统的生物地球化学循环及其健康发展。
[0003]
目前，水体污染沉积物的修复技术主要有物理、化学和生物法。对于物理修复技术(如覆盖法、疏浚法等)，其成本高，对底栖生物群落及其功能影响大。在化学法修复(如化学氧化法、淋洗法等)中，所投加化学试剂的剂量难以控制，费用高，且对水体沉积物具有一定毒性，易造成二次污染，难以适于原位修复。由于生物修复技术具有操作简单、成本低、无二次污染、环境相容性好等优势，因此是水体污染沉积物的首选修复技术。其中，生物强化修复技术(投加菌剂以及营养盐等)是污染沉积物修复的最有效方法之一。
[0004]
在目前的沉积物生物强化修复技术中，其存在的主要问题是：所用共代谢基质，生物表面活性剂以及菌剂的成本均较高；投加外源菌剂的原位适用性较低；常规生物强化修复技术时常会导致沉积物中重金属生物有效性提高；而且其所使用的许多修复材料难以应用于海洋沉积物的原位修复中，严重限制了生物强化技术在海洋污染沉积物修复中的大规模应用。


技术实现要素：

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本发明的目的是针对沉积物生物强化修复中成本偏高，重金属修复效果差，限制了其应用范围的技术瓶径，为修复近海污染沉积物提供一种经济高效修复材料的制备方法及其应用。
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本发明的技术解决方案是利用海藻提取液作为反应材料和稳定剂，并绿色制备含海藻有机物与磁性铁氧化物的复合材料，然后施于近海污染沉积物，以强化土著微生物降解功能以及重金属稳定化，在自然条件下对污染沉积物进行高效修复。
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本发明的技术方案：
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一种近海污染沉积物修复材料的绿色制备方法及应用，步骤如下：
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步骤1.海藻提取液制备
[0010]
收集近海大型海藻，去除表面泥沙，切碎后与水按质量比1:40-60混合，置于反应釜中，控制温度为100-135℃，反应时间为90-150min，冷至室温，反应釜中混合液经过固液分离后，回收沉淀物，液相部分用水稀释3-6倍，即为海藻提取液；
[0011]
步骤2.磁性复合材料绿色制备
[0012]
将上述海藻提取液加入反应器中，控制其体积为反应器体积的一半，加入feso4·
7h2o，控制fe
2+
浓度为0.04-0.08mol/l，密闭反应器；然后以500-1000r/min搅拌10-30min，
搅拌过程中控制ph为9-10；所得悬浮液经固液分离后，沉淀物水洗1-2次，真空干燥，即得到磁性复合材料；
[0013]
步骤3.污染沉积物强化修复
[0014]
当进行原位修复时，将步骤2得到的磁性复合材料投至近海污染沉积物表面，按每平方米沉积物上投加50-150g磁性复合材料，在天然条件下修复50-70d；当进行异位修复时，将步骤2得到的磁性复合材料混入近海污染沉积物中，控制二者质量比为1:10000-40000，在静置条件下修复40-60d。
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本发明的有益效果：
[0016]
(1)该修复材料所用原料来源丰富，制备工艺简单，成本低，可为海藻资源化利用提供一条新途径。
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(2)该修复材料能够产生磁生物效应，并缓释多种海藻有机物，有助于提高有机污染沉积物的生物修复效率，可有效避免常规生物强化修复中直接投加菌剂或营养物所导致的诸多弊端。
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(3)该修复材料可降低沉积物中重金属生物有效性，能够高效修复重金属污染以及有机-重金属复合污染沉积物。
[0019]
(4)该修复材料既适于原位修复，也适于异位修复。
附图说明
[0020]
图1是本发明提供的修复材料强化近海污染沉积物原位修复的曲线图。
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图中：纵坐标表示总石油烃去除率或铅固定率，单位为％；横坐标表示时间，单位为天。—
■
—代表总石油烃去除率；—
◆
—代表铅固定率。图中表明该修复材料强化近海污染沉积物原位修复60天后，总石油烃去除率可达到78.5％，铅固定率可达到69.6％。
具体实施方式
[0022]
下面结合技术方案和附图对本发明作进一步说明，但本发明并不限于下述实施例。
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实施例1
[0024]
(1)海藻提取液制备
[0025]
收集近海海带，去除表面泥沙，切碎后与水按质量比1:40混合，置于反应釜中，控制温度为120℃，反应时间为150min，冷至室温，反应釜中混合液经过固液分离后，回收沉淀物，液相部分用水稀释5倍，即为海藻提取液；
[0026]
(2)磁性复合材料绿色制备
[0027]
将上述海藻提取液加入反应器中，控制其容积为反应器的一半，加入feso4·
7h2o，控制fe
2+
浓度为0.05mol/l，密闭反应器；然后以800r/min搅拌20min，搅拌过程中控制ph为10；所得悬浮液经固液分离后，沉淀物水洗2次，真空干燥，即得到磁性复合材料；
[0028]
(3)污染沉积物修复
[0029]
近海污染沉积物中总石油烃浓度为1.8g/kg沉积物，铅浓度为52.7mg/kg沉积物；将步骤(2)得到的磁性复合材料投至近海污染沉积物表面，按每平方米沉积物上投加80g磁性复合材料，在天然条件下进行原位修复60d。
[0030]
实施例2
[0031]
(1)海藻提取液制备
[0032]
收集近海海带，去除表面泥沙，切碎后与水按质量比1:50混合，置于反应釜中，控制温度为130℃，反应时间为120min，冷至室温，反应釜中混合液经过固液分离后，回收沉淀物，液相部分用水稀释5倍，即为海藻提取液；
[0033]
(2)磁性复合材料绿色制备
[0034]
将上述海藻提取液加入反应器中，控制其容积为反应器的一半，加入feso4·
7h2o，控制fe
2+
浓度为0.06mol/l，密闭反应器；然后以1000r/min搅拌15min，搅拌过程中控制ph为10；所得悬浮液经固液分离后，沉淀物水洗2次，真空干燥，即得到磁性复合材料；
[0035]
(3)污染沉积物修复
[0036]
近海污染沉积物中总石油烃浓度为2.3g/kg沉积物，铬浓度为112.5mg/kg沉积物；将步骤(2)得到的磁性复合材料投至近海污染沉积物表面，按每平方米沉积物上投加100g磁性复合材料，在天然条件下进行原位修复60d。