一种土壤修复剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及土壤治理领域，具体涉及一种土壤修复剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铬(cr)是一种有毒污染物，主要来源于电镀、皮革等行业。cr(vi)因其在水中的高溶解性而成为毒性最大、流动性最强的重金属污染物，因此大多数修复技术涉及将cr(vi)转化为相对不溶、不流动且危害较小的cr(ⅲ)。

2、现有六价铬污染土壤治理方法主要包括化学淋洗法、生物修复法、固化/稳定化法及化学还原法。其中，化学淋洗法要求淋洗剂能够与土壤cr(vi)充分接触并将其洗脱，耗水量大，仅适用于砂壤等渗透系数大的土壤，且为避免二次污染，须妥善处理淋洗后液体。生物修复法主要指微生物修复、植物修复，微生物修复主要利用微生物在土壤中的生化作用，将土壤中cr(vi)还原为cr(ⅲ)，并将cr(ⅲ)稳定在土壤中，目前微生物修复技术仍需大量基础研究工作，且微生物对环境温度、ph等要求苛刻；植物修复技术包括植物提取、植物固定和植物挥发技术，该法修复周期长，难以实现短期内的快速修复，且难以修复污染浓度高的土壤。固化/稳定化法无法改变六价铬的形态，修复效果不稳定。化学还原法是一种有效修复cr(vi)污染土壤的方法，该法通常以硫酸亚铁、含铁矿物和硫系材料(如硫化氢和亚硫酸盐)等强还原物质为基本药剂，将cr(vi)还原为cr(ⅲ)，化学还原稳定化技术具有处理效率高和可操作性强等优点，但试剂消耗量大、易产生二次污染，且显著改变土壤理化性质。

3、此外，采用化学还原法，化学药剂易失效及还原产物易再次被氧化，进而影响土壤铬还原稳定化的长效性。微生物虽可参与还原六价铬的过程，但其对环境的耐受能力较低，同样不利于铬还原长期稳定化。零价铁是一种环境友好型材料，可用于铬污染土壤及地下水修复，但相关研究表明，零价铁颗粒本身易团聚、表面易氧化，且铬铁沉淀物附着在颗粒表面阻碍六价铬的还原，使零价铁反应活性大大降低。

4、综上所述，现有技术在六价铬污染土壤治理中亟须一种可长效稳定去除六价铬金属污染物的土壤修复剂。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中亟须一种可长效稳定去除六价铬金属污染物的土壤修复剂的问题，从而提供一种土壤修复剂及其制备方法和应用。

2、本发明提供一种土壤修复剂，原料包括：铁屑、炭粉、活性污泥、有机氮源溶液、零价铁粉和碳源。

3、优选的，以重量份数计，包括3-5份铁屑、1份炭粉、3-5份活性污泥、90-110份有机氮源溶液、10-15份零价铁粉、10-20份碳源。

4、可选的，所述铁屑为废铁屑，所述废铁屑来自铸铁厂生产过程产生、经冲洗干燥后的铁屑。

5、可选的，活性污泥来自城市污水处理厂的浓缩污泥。

6、优选的，活性污泥中包括变形菌、拟杆菌、硝化螺旋菌；

7、其中，变形菌的丰度为45-53％、拟杆菌的丰度为30-40％、硝化螺旋菌的丰度为2％-5％。

8、优选的，炭粉包括生物质炭粉。

9、优选的，所述生物质炭粉包括玉米秸秆碳粉；

10、优选的，所述玉米秸秆碳粉的原料选自玉米秸秆。

11、优选的，有机氮源溶液中的氮含量为6-7wt％；

12、优选的，所述有机氮源溶液中的水含量为80-90wt％。

13、可选的，所述有机氮源溶液为蛋白废液；所述蛋白废液来自豆制品加工厂生产后的废液。

14、优选的，零价铁粉的粒径为150-250目。

15、优选的，碳源包括糖蜜。

16、本发明还提供一种上述所述的土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：将铁屑、炭粉、活性污泥和有机氮源溶液进行第一混合后，加入零价铁粉进行第二混合，之后加入碳源均匀混合，得到所述的土壤修复剂。

17、铁屑和炭粉浸泡在有机氮源溶液中形成无数微小原电池，反应产生的fe2+具有强还原性，[·h]化学活性高，微小原电池的反应包括：

18、阳极(fe):fe-2e→fe2+

19、阴极(c):2h++2e→2[h]→h2。

20、优选的，第一混合的过程为在25-40℃下以150-250rpm的转速振荡4-6h；

21、和/或，第二混合的过程为在25-30℃下以150-250rpm的转速振荡0.5-1.5h。

22、优选的，所述炭粉包括生物质炭粉，所述生物质炭粉的制备步骤包括：将生物质研磨后过孔径为1.5-2.5mm的筛，将筛下物在100-110℃烘干1-3h后以5-15℃/min的升温速度升温至500-700℃焙烧1-3h，得到所述生物质炭粉。

23、本发明还提供一种上述所述的土壤修复剂在六价铬污染土壤治理中的应用。

24、本发明技术方案，具有如下优点：

25、本发明提供的一种土壤修复剂，包括：铁屑、炭粉、活性污泥、有机氮源溶液、零价铁粉和碳源。活性污泥和有机氮源溶液可进行厌氧发酵反应，使活性污泥中的微生物增殖，增殖的微生物可有效去除土壤中的六价铬，在厌氧发酵反应过程中铁屑和碳粉在该体系中建立微电解反应，微电解反应产生的亚铁离子可有效去除土壤中的六价铬，此外微电解反应可促进厌氧发酵体系中挥发性脂肪酸的产生，从而使体系处于弱酸性环境，该弱酸性环境可使零价铁粉在去除六价铬的过程中保持长效的还原活性，进一步，修复剂中的碳源为微生物的生长提供养料，保证了微生物的长效活性，综上，本发明提供的一种土壤修复剂可长效稳定去除土壤中的六价铬。

技术特征：

1.一种土壤修复剂，其特征在于，原料包括：铁屑、炭粉、活性污泥、有机氮源溶液、零价铁粉和碳源。

2.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，以重量份数计，包括3-5份铁屑、1份炭粉、3-5份活性污泥、90-110份有机氮源溶液、10-15份零价铁粉、10-20份碳源。

3.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，炭粉包括生物质炭粉。

4.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，有机氮源溶液中的氮含量为6-7wt％。

5.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，零价铁粉的粒径为150-250目。

6.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，碳源包括糖蜜。

7.一种权利要求1-6任一项所述的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铁屑、炭粉、活性污泥和有机氮源溶液进行第一混合后，加入零价铁粉进行第二混合，之后加入碳源均匀混合，得到所述的土壤修复剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，第一混合的过程为在25-40℃下以150-250rpm的转速振荡4-6h；

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述炭粉包括生物质炭粉，所述生物质炭粉的制备步骤包括：将生物质研磨后过孔径为1.5-2.5mm的筛，将筛下物在100-110℃烘干1-3h后以5-15℃/min的升温速度升温至500-700℃焙烧1-3h，得到所述生物质炭粉。

10.一种权利要求1-6任一项所述的土壤修复剂在六价铬污染土壤治理中的应用。

技术总结
本发明涉及土壤治理领域，具体涉及一种土壤修复剂及其制备方法和应用。本发明提供一种土壤修复剂，原料包括：铁屑、炭粉、活性污泥、有机氮源溶液、零价铁粉和碳源。本发明提供的土壤修复剂可长效稳定去除土壤中的六价铬。

技术研发人员：张冉,李书鹏,郭丽莉,熊静,杨旭,李嘉晨
受保护的技术使用者：北京建工环境修复股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14