砷锑污染土壤修复剂及其制备方法和应用

本申请涉及土壤修复和环境功能材料，特别是涉及一种砷锑污染土壤修复剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，以重金属为代表的无机型土壤污染形势严峻。2014年环境保护部与国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤污染点位超标率16.1％，超标点位中、无机型污染占比高达82.8％。针对土壤重金属污染，稳定化是最常用的修复技术，在2018年这一技术的采用比例高达48.5％。然而，传统的稳定化材料在实际应用中由于裂隙发育、酸蚀淋溶等原因发生失效。此外，相比于带正电的阳离子型重金属(如镉、铅、铜)，准金属砷和锑在土壤中以含氧酸根阴离子的形式存在，其电性与土壤胶体相同，迁移性比阳离子更强，更难实现稳定化。

2、因此有必要针对砷锑污染，提供一种可实现长效修复的稳定的土壤修复材料。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种砷锑污染土壤修复剂及其制备方法和应用，可实现针对砷锑复合污染土壤的长效稳定修复。

2、本申请第一方面，提供了一种砷锑污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

3、将粘土矿物进行第一次热解处理，得第一热解产物；以及

4、将第一热解产物和水钠锰矿型二氧化锰混合，混合物在有机酸作用下进行第二次热解处理，得第二热解产物。

5、在其中一些实施例中，所述粘土矿物包括高岭土和海泡石，可选地，所述高岭土和所述海泡石的质量比为1：(2～4)。

6、在其中一些实施例中，所述第一热解产物和所述水钠锰矿型二氧化锰的质量比为(6～8)：1。

7、在其中一些实施例中，所述第一次热解处理的温度为400℃～500℃，所述第一次热解处理的时间为2h～3h。

8、在其中一些实施例中，所述第二次热解处理的温度为600℃～800℃，所述第二次热解处理的温度为4h～6h。

9、在其中一些实施例中，使所述混合物在有机酸的水溶液作用下进行第二次热解处理的方法包括，将所述第一热解产物和所述水钠锰矿型二氧化锰的混合物置于所述有机酸的水溶液中浸润的步骤。

10、在其中一些实施例中，所述有机酸的水溶液中有机酸的浓度为0.1mol/l～0.5mol/l，浸润时间为1～3h。

11、在其中一些实施例中，所述有机酸包括柠檬酸、苹果酸、草酸和酒石酸中的一种或多种，可选为柠檬酸。

12、在其中一些实施例中，所述将粘土矿物进行第一次热解处理步骤之前还包括：将所述粘土矿物进行酸洗的步骤。

13、在其中一些实施例中，所述酸洗步骤使用的酸液中h+的浓度为1mol/l～5mol/l，所述粘土矿物和所述酸液的固液比为1：(5～20)，单位为g/ml，所述酸液的作用时间为1h～3h。

14、本申请第二方面，提供一种由本申请第一方面的方法制备得到的砷锑污染土壤修复剂。

15、本申请第三方面，提供本申请第二方面的砷锑污染土壤修复剂在土壤修复中的应用。

16、在其中一些实施例中，所述土壤为砷单一污染土壤、锑单一污染土壤或砷锑复合污染土壤。

17、本申请第四方面，提供一种土壤修复方法，包括将本申请第二方面的砷锑污染土壤修复剂投加至待修复土壤中，所述砷锑污染土壤修复剂的投加量为所述待修复土壤质量的1％～5％。

18、在其中一些实施例中，所述土壤修复方法还包括投加所述砷锑污染土壤修复剂后，对待修复土壤进行加水养护，养护时间为5～7天，加水量为所述待修复土壤质量的25％～40％。

19、与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：

20、本申请提供的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，采用水钠锰矿型二氧化锰对粘土矿物改性，并结合两次热解处理获得砷锑污染土壤修复剂。该制备方法获得的砷锑污染土壤修复剂对砷单一污染土壤、锑单一污染土壤或砷锑复合污染土壤具有长效稳定的修复作用。

技术特征：

1.一种砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述粘土矿物包括高岭土和海泡石，可选地，所述高岭土和所述海泡石的质量比为1：(2～4)。

3.根据权利要求1所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述第一热解产物和所述水钠锰矿型二氧化锰的质量比为(6～8)：1。

4.根据权利要求1所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述第一次热解处理的温度为400℃～500℃，所述第一次热解处理的时间为2h～3h。

5.根据权利要求1所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述第二次热解处理的温度为600℃～800℃，所述第二次热解处理的时间为4h～6h。

6.根据权利要求1所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，使所述混合物在有机酸作用下进行第二次热解处理的方法包括：将所述第一热解产物和所述水钠锰矿型二氧化锰的混合物置于所述有机酸的水溶液中浸润。

7.根据权利要求6所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸的水溶液中有机酸的浓度为0.1mol/l～0.5mol/l，浸润时间为1～3h。

8.根据权利要求6或7所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸。

9.根据权利要求1～8任一项所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述将粘土矿物进行第一次热解处理步骤之前还包括：将所述粘土矿物进行酸洗的步骤。

10.根据权利要求9所述的砷锑污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述酸洗步骤使用的酸液中h+的浓度为1mol/l～5mol/l，所述粘土矿物和所述酸液的固液比为1：(5～20)，单位为g/ml，所述酸液的作用时间为1h～3h。

11.由权利要求1～10任一项所述的方法制备得到的砷锑污染土壤修复剂。

12.如权利要求11所述的砷锑污染土壤修复剂在土壤修复中的应用。

13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述土壤为砷单一污染土壤、锑单一污染土壤或砷锑复合污染土壤。

14.一种土壤修复方法，其特征在于，包括将权利要求11所述的砷锑污染土壤修复剂投加至待修复土壤中，所述砷锑污染土壤修复剂的投加量为所述待修复土壤质量的1％～5％。

15.根据权利要求14所述的土壤修复方法，其特征在于，还包括投加所述砷锑污染土壤修复剂后，对待修复土壤进行加水养护，养护时间为5～7天，加水量为所述待修复土壤质量的25％～40％。

技术总结
本申请涉及一种砷锑污染土壤修复剂及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：将粘土矿物进行第一次热解处理，得第一热解产物；以及将第一热解产物和水钠锰矿型二氧化锰混合，混合物在有机酸作用下进行第二次热解处理，得第二热解产物。上述方法获得的砷锑污染土壤修复剂对砷单一污染土壤、锑单一污染土壤或砷锑复合污染土壤具有长效稳定的修复作用。

技术研发人员：侯德义,王刘炜
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16