一种重金属土壤处理方法与流程

本发明涉及环保，具体为一种重金属土壤处理方法。

背景技术：

1、由于土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点，土壤重金属污染已对生态环境、食品安全和农业可持续发展构成威胁。重金属易在农作物中积累，并通过食物链进入到人体，从而引发各种疾病，最终危害到人体健康；土壤中重金属污染的治理备受关注。

2、生物炭具有疏松多孔的结构，比表面积巨大，表面带有大量负电荷和较高的电荷密度，并且富含一系列含氧、含氮、含硫官能团，具有很大的阳离子交换量，理论上能够吸附大量可交换态阳离子，因此生物炭应该是一种良好的吸附材料；但单一的生物炭无法做到对重金属污染的土壤进行高效的处理，因此本发明在制备改性生物炭的同时，复合腐殖酸进行重金属土壤处理。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种重金属土壤处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、一种重金属土壤处理方法，所述重金属土壤处理方法是将重金属土壤修复剂分散在水中后喷洒在重金属污染的土壤表面；所述重金属土壤修复剂包括改性纳米零价铁和改性腐殖酸。

3、优选的，所述改性纳米零价铁是用氨基改性生物炭负载纳米零价铁制得。

4、优选的，所述所述氨基改性生物炭是支化聚脲与酸处理的生物炭反应制得；所述支化聚脲是聚乙烯亚胺与尿素反应制得。

5、优选的，所述所述氨基改性生物炭是支化聚脲与酸处理的生物炭反应制得；所述支化聚脲是聚乙烯亚胺与尿素反应制得。

6、优选的，所述一种重金属土壤处理方法，包括以下具体步骤：

7、(1)将酸处理生物炭与质量分数为8～10％的支化聚脲的丙酮溶液按质量比1:8～1:10混合，在30～40℃下以150～200rpm搅拌反应30～50min，然后抽滤并用去离子水洗涤5～8次，最后在60～70℃下干燥至恒重，制得氨基改性生物炭；

8、(2)在氮气氛围下，将硼氢化钠溶液以3～5ml/min的速率滴加至硫酸亚铁溶液中，在150～200rpm下搅拌反应30～50min，用磁铁进行固液分离，再用去离子水和无水乙醇依次清洗2～3次，最后在60℃下真空干燥，10～12h，制得改性纳米零价铁；

9、(3)将壳聚糖溶胀在壳聚糖质量20～30倍的质量分数为3％的醋酸溶液中，用氢氧化钠调节ph至8～9，待壳聚糖析出完全后，加入壳聚糖质量5～8倍的异丙醇，升温至60～70℃，加入壳聚糖质量6～10倍的质量分数为20～30％的缩水甘油基三乙基氯化铵溶液，用盐酸调节ph至6.5～7.5，升温至90～93℃，反应13～15h，再加入壳聚糖质量2～3倍的活化沸石，室温下搅拌反应12～15h，离心并用去离子水洗涤3～5次，在60～80℃下干燥至恒重，制得沸石-壳聚糖；

10、(4)将沸石-壳聚糖与质量分数为4～8％的柠檬酸溶液按质量比1:15～1:30混合，搅拌溶解后，加入沸石-壳聚糖质量0.7～0.9倍的环氧氯丙烷，在200～400rpm下搅拌反应3～4h，再加入沸石-壳聚糖等质量的腐殖酸粉末，继续搅拌20～30min，再加入沸石-壳聚糖质量0.04～0.08倍的氢氧化钠，继续反应12～15h，过滤并用去离子水洗涤3～5次，再在80℃干燥箱中干燥12～15h，取出后研磨成粉，制得改性腐殖酸；

11、(5)将改性纳米零价铁和改性腐殖酸按质量比1:4～1:10混合，制得重金属土壤修复剂；将重金属土壤修复剂与水按质量比1:50～1:80混合，搅拌均匀后，均匀喷洒在待处理重金属土壤表面。

12、优选的，上述步骤(1)中：酸处理生物炭的制备方法为：将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为60～70％的硝酸溶液按质量比1:10～1:15混合，升温至60～70℃，在100～200rpm下搅拌反应1～2h，然后真空抽滤并用去离子水洗涤5～8次，在60～70℃下干燥至恒重，制得酸处理生物炭。

13、优选的，上述步骤(1)中：支化聚脲的制备方法为：将尿素与聚乙烯亚胺按质量比3:1～5:1混合并升温至130～140℃，保温反应10～14h，冷却至室温，制得支化聚脲溶液。

14、优选的，上述步骤(2)中：硼氢化钠溶液的质量分数为3～5％，硫酸亚铁溶液的质量分数为1～3％，硼氢化钠溶液与硫酸亚铁溶液的质量比为1:10～1:13。

15、优选的，上述步骤(3)中：缩水甘油基三乙基氯化铵的制备方法为：冰浴下，将丙酮和环氧氯丙烷按质量比2:1～2.2:1混合，并以3～5ml/min滴加环氧氯丙烷质量0.35～0.45倍的三乙胺，继续反应1～2h后，升温至室温在30～50rpm下搅拌反应3～5h，抽滤、洗涤并干燥，再用乙酸乙酯重结晶，最后在室温下真空干燥，制得缩水甘油基三乙基氯化铵。

16、优选的，上述步骤(3)中：活化沸石的过程为：将沸石浸泡在质量分数为5～8％的盐酸溶液中，6～8h后用碳酸钠溶液洗涤3～5次，干燥、粉碎并在马弗炉中300℃焙烧2～3h，过300目筛。

17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

18、本发明在进行重金属土壤处理时，将重金属土壤修复剂分散在水中后喷洒在重金属污染的土壤表面；重金属土壤修复剂包括改性纳米零价铁和改性腐殖酸；

19、改性纳米零价铁是用氨基改性生物炭负载纳米零价铁制得；氨基改性生物炭是支化聚脲与酸处理的生物炭反应制得；支化聚脲是聚乙烯亚胺与尿素反应制得；聚乙烯亚胺和尿素经过脱氨缩聚反应形成具有高度支化的支化聚脲聚合物，与酸处理的生物炭反应后，增强了改性生物炭的耐水性；改性生物炭具有多孔结构，负载纳米零价铁，不仅增强了纳米零价铁的分散性，还与纳米零价铁产生协同作用，提高对重金属土壤的修复率；

20、改性腐殖酸是将沸石-壳聚糖与腐殖酸反应制得；沸石-壳聚糖是缩水甘油基三乙基氯化铵交联壳聚糖后负载到沸石上制得；缩水甘油基三乙基氯化铵上含有季铵盐官能团、活泼氯原子和活性环氧醚键，作为高效交联剂与壳聚糖反应，并且负载到沸石上，沸石-壳聚糖再与腐殖酸反应形成复合吸附剂，复合吸附剂上的羧基、羟基、氨基等，能够起到络合作用，增强对重金属离子的吸附能力，与改性纳米零价铁协同对重金属土壤进行处理。

技术特征：

1.一种重金属土壤处理方法，其特征在于，所述重金属土壤处理方法是将重金属土壤修复剂分散在水中后喷洒在重金属污染的土壤表面；所述重金属土壤修复剂包括改性纳米零价铁和改性腐殖酸。

2.根据权利要求1所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，所述改性纳米零价铁是用氨基改性生物炭负载纳米零价铁制得。

3.根据权利要求2所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，所述所述氨基改性生物炭是支化聚脲与酸处理的生物炭反应制得；所述支化聚脲是聚乙烯亚胺与尿素反应制得。

4.根据权利要求1所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，所述改性腐殖酸是将沸石-壳聚糖与腐殖酸反应制得；所述沸石-壳聚糖是缩水甘油基三乙基氯化铵交联壳聚糖后负载到沸石上制得。

5.根据权利要求1所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，所述重金属土壤处理方法，包括以下具体步骤：

6.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，上述步骤(1)中：酸处理生物炭的制备方法为：将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为60～70％的硝酸溶液按质量比1:10～1:15混合，升温至60～70℃，在100～200rpm下搅拌反应1～2h，然后真空抽滤并用去离子水洗涤5～8次，在60～70℃下干燥至恒重，制得酸处理生物炭。

7.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，上述步骤(1)中：支化聚脲的制备方法为：将尿素与聚乙烯亚胺按质量比3:1～5:1混合并升温至130～140℃，保温反应10～14h，冷却至室温，制得支化聚脲溶液。

8.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，上述步骤(2)中：硼氢化钠溶液的质量分数为3～5％，硫酸亚铁溶液的质量分数为1～3％，硼氢化钠溶液与硫酸亚铁溶液的质量比为1:10～1:13。

9.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，上述步骤(3)中：缩水甘油基三乙基氯化铵的制备方法为：冰浴下，将丙酮和环氧氯丙烷按质量比2:1～2.2:1混合，并以3～5ml/min滴加环氧氯丙烷质量0.35～0.45倍的三乙胺，继续反应1～2h后，升温至室温在30～50rpm下搅拌反应3～5h，抽滤、洗涤并干燥，再用乙酸乙酯重结晶，最后在室温下真空干燥，制得缩水甘油基三乙基氯化铵。

10.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法，其特征在于，上述步骤(3)中：活化沸石的过程为：将沸石浸泡在质量分数为5～8％的盐酸溶液中，6～8h后用碳酸钠溶液洗涤3～5次，干燥、粉碎并在马弗炉中300℃焙烧2～3h，过300目筛。

技术总结
本发明公开了一种重金属土壤处理方法，涉及环保技术领域。本发明在进行重金属土壤处理时，将重金属土壤修复剂分散在水中后喷洒在重金属污染的土壤表面；重金属土壤修复剂包括改性纳米零价铁和改性腐殖酸；改性生物炭具有多孔结构，负载纳米零价铁，不仅增强了纳米零价铁的分散性，还与纳米零价铁产生协同作用，提高对重金属土壤的修复率，改性腐殖酸上的羧基、羟基、氨基等，能够起到络合作用，增强对重金属离子的吸附能力，与改性纳米零价铁协同对重金属土壤进行处理。

技术研发人员：方文琛
受保护的技术使用者：方文琛
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12