一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種砷污染土壤修復劑的制備方法。一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法，過程包括：1）按照海綿鐵、火山石用量比為1:0.05～0.15的質量比例混合均勻，制得砷污染土壤原位修復劑；2）將脲酶抑制劑與硝化抑制劑按1:0.5～1的質量比混合均勻，制得緩釋劑；3）將制得的砷污染土壤原位修復劑和緩釋劑與淀粉和水按照0.1～0.5:0.001～0.3:0.2～0.5:1的質量比混合，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物；使混合物中的水分自然蒸發，粉碎至1～3mm的顆粒，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑成品。本發明專利技術從機理上鈍化污染土壤中的砷，進而顯著降低土壤砷有效性，降低土壤中的水溶態砷、增加難溶態砷，使土壤中的砷元素難以被生物攝取，最終進入生態鏈而被人類利用。

【技術實現步驟摘要】
一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法
本專利技術涉及一種砷污染土壤修復劑的制備方法，尤其是涉及一種修復效果長久的砷污染土壤原位修復劑的制備方法。
技術介紹
目前我國有近2000萬人生活在土壤砷污染高風險區，我國土壤砷濃度超過10μg/L的地區總面積為58萬km2。砷是一種原生質毒物類非金屬元素，土壤中的砷主要通過土壤-植物系統遷移，并最終經食物鏈進入人體而危害健康。砷不像有機污染物那樣可被自然降解，也就難以通過自然凈化的方式去除。因此對于砷污染的土壤，必須進行人工治理與修復。目前常采用的方法包括物理方法、化學方法和生物學方法，以達到固定、隔離、降低毒性和提取砷的目的。各種方法的選擇依賴于土壤性質、污染程度、最終用途和成本效益分析。國內外研究的常用土壤砷污染治理修復技術有如下幾個方面：1、固定穩定化技術屬于最常用的砷污染土壤治理技術。通過施加固化劑以改變砷在土壤或廢棄物中的存在形態，通過吸附或沉淀作用使其固定在土壤中，降低砷的活性，減少在土壤中的遷移性和生物可利用性。工程實踐中常用的固化劑屬于凝硬態材料，如水泥、石灰、飛灰，鐵氧化物材料、鋼渣或是泥漿狀聚合物。工藝中還需要使用添加劑或者預處理工藝，其中包括pH值調節劑、硫酸鐵、過硫酸鹽等試劑的添加，或是采用燃燒化學氧化預處理技術，以使砷化合物轉化為更穩定難溶的形態。該工藝常用于原位砷污染土壤修復，能大大降低成本，將化學沉淀劑，pH值調節劑和化學氧化劑以溶液的形式注入土壤，工程實例中就采用過Fe(II)、石灰石、高錳酸鉀的組合溶液進行砷污染土壤的修復。但是固化方法需要大量的固化劑，容易對土壤造成破壞，一般用于砷污染嚴重的小面積土壤修復。2、玻璃化技術玻璃化法也是一種現場固化/穩定化技術，在砷重污染區土壤中插入電極，并通入高壓電流產生高溫使土壤熔解，使其形成玻璃態物質，砷酸鹽進而轉化為硅酸化砷酸鹽固定其中。玻璃化技術消耗較多的電能才能維持修復過程中需要的高溫，操作成本亦非常昂貴，玻璃化過程中產生含砷尾氣等問題，對復雜成分的污染物效果甚微，限制了它的應用。3、土壤淋洗技術在美國土壤淋洗/提取技術已經應用于有限的幾個砷污染場地，它是利用淋洗液將砷從土壤固相轉移至土壤液相的物理轉移過程，用清水沖洗重金屬污染的土壤，使重金屬遷移至較深的根外層，減少作物根區重金屬的離子濃度，為防止二次污染，再利用含有一定配位體的化合物，或者利用磷酸鹽沖淋土壤，使其與重金屬形成穩定的絡合物。此種方法適用于面積小、污染重的土壤治理，但同時也容易引起某些營養元素的淋失和沉淀。常用的淋洗劑有酸(硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸或是碳酸)、堿(如氫氧化鈉)、螯合劑或絡合劑(如EDTA)、還原劑以及表面活性劑，用來幫助砷從土壤中解吸或提高其水溶性。但是該投資較大，工藝工程應用有限，關于處理效果的數據還未見報道。4、原位電動修復技術原位電動修復技術也稱為電滲析法，它將污染土壤中離子的電滲析與電遷移技術結合在一起。該技術的原理是在水分飽和的污染土壤中插入一些電極，然后通低強度的直流電，形成電場梯度，金屬離子在電場的作用下定向移動，在電極附近富集，系統處理后集中處理，或回收利用，從而修復受污染的土壤。該技術主要用于精細的土壤，如黏土等低滲透性土壤，可以控制污染物流動方向。對于滲透性高、傳導性差的砂質土壤效果較差。而且成本過高、對使用環境要求較高限制了其推廣應用。5、生物修復技術生物修復技術主要是利用植物來消除由無機廢棄物造成的污染，通過尋找超高量累積重金屬的植物進行播種，將土壤中的砷吸收轉移至植物中進行清除，利用植物能忍耐或超積累砷的特性，修復砷污染的土壤。黃麗玫等采取砷污染區土壤和種植的玉米、水稻、花生等22種可食用植物的樣品測定無機砷、有機砷含量，發現同種植物含砷量與其所在土壤含砷量成正比；植物不同部位含砷量的分布一般是根>葉>莖>果。朱永官等研究了水稻根表鐵膜對砷的固定作用，同時發現根表鐵膜的形成也可能與土壤磷素的供應有密切關系，提出了水稻吸收砷過程中鐵膜-磷-砷的交互作用，為避免受砷污染的水稻土帶來的環境、生態問題提供了關鍵性的控制技術。我國幅員遼闊、氣候差異很大，尚未發現南北通用的修復生物，而且生物修復過程緩慢，從而限制了生物修復技術治理砷污染土壤。綜上，與其它技術相比，穩定化技術由于成熟穩定仍是目前最常用的砷污染土壤治理技術。盡管在土壤中，零價鐵（Fe(0)）進行的氧化反應不及鐵鹽快，但是從長遠的角度看，用Fe(0)來固定/穩定砷優勢明顯:（1）零價鐵優于鐵鹽的地方在于零價鐵中有效成分鐵的含量更高，是鐵鹽的3倍。（2）零價鐵腐蝕的過程中Fe(Ⅱ)的緩慢而持續性的釋放為As(Ⅲ)向As(Ⅴ)的轉變提供了理想的條件。Leupin和Hug(2005)觀察到在鐵腐蝕的過程中，As(Ⅴ)很容易被吸附到因零價鐵腐蝕而形成的新生態鐵的氫氧化物上。相對照而言，向土壤中添加高濃度的可溶性鐵鹽會對砷的固定產生不利的影響，因為Fe(Ⅱ)會吸附到新近形成的鐵的氫氧化物上而失去活性。（3）鐵為豐量元素，環境友好，不會產生二次污染。然而，砷污染土壤經原位修復后的效果并不穩定。在甘肅某地砷污染土壤的原位穩定化修復工程驗收后的一年后，發現有效態砷含量恢復至修復前的水平。故開發長效修復劑，對治理砷污染土壤尤為必要。申請號為201610071104.0的專利技術專利申請《一種緩釋型鐵基生物炭土壤重金屬鈍化劑的制備及使用方法》，公開了一種以鐵基生物炭作為土壤重金屬的鈍化劑，以酸性硅溶膠、殼聚糖溶液在堿性催化劑和乳化劑作用下制備的殼聚糖硅溶膠復合材料包膜為緩釋劑；該緩釋劑可以高效持續鈍化土壤重金屬砷和鎘，抑制稻米砷和鎘的吸收積累，可以廣泛應用于砷鎘復合污染農田治理。但該緩釋劑鈍化劑存在如下缺陷:(1)其有效成分鐵被消耗完畢后，殘存的生物炭對土壤有潛在的風險；（2）一旦包衣制備工藝控制不準或者環境原因導致包衣被破壞較快，鈍化劑的緩釋過程不易控制，鈍化砷的效果將會受到影響；（3）其制作過程繁瑣。
技術實現思路
本專利技術針對現有砷污染土壤修復固化劑容易對土壤造成破壞的問題，提出一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法。從機理上鈍化污染土壤中的砷，進而顯著降低土壤砷有效性，降低土壤中的水溶態砷、增加難溶態砷，使土壤中的砷元素難以被生物攝取，最終進入生態鏈而被人類利用。本專利技術所采用的技術方案：一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法，過程包括：1）砷污染土壤原位修復劑的制備（1）取制備好的海綿鐵，粉碎至10～300目；（2）取火山石，粉碎至10～200目，按照海綿鐵、火山石用量比為1：0.05～0.15的質量比例混合均勻，制得砷污染土壤原位修復劑；2）制備緩釋劑將脲酶抑制劑與硝化抑制劑按1：0.5～1的質量比混合均勻，制得緩釋劑；3）制備砷污染土壤緩釋型原位修復劑（1）將制得的砷污染土壤原位修復劑和緩釋劑與淀粉和水按照0.1～0.5：0.001～0.3：0.2～0.5：1的質量比混合，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物；（2）使（1）中所制備的砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物中的水分自然蒸發，粉碎至1～3mm的顆粒，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑成品。所述的砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法，原位修復劑中含有生石灰：取生石本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法，過程包括:1）制備砷污染土壤原位修復劑（1）取制備好的海綿鐵，粉碎至10～300目；（2）取火山石，粉碎至10～200目，按照海綿鐵、火山石用量比為1：0.05～0.15的質量比例混合均勻，制得砷污染土壤原位修復劑；2）制備緩釋劑將脲酶抑制劑與硝化抑制劑按1:0.5～1的質量比混合均勻，制得緩釋劑；3）制備砷污染土壤緩釋型原位修復劑（1）將制得的砷污染土壤原位修復劑和緩釋劑與淀粉和水按照0.1～0.5：0.001～0.3：0.2～0.5：1的質量比混合，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物；（2）使（1）中所制備的砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物中的水分自然蒸發，粉碎至1～3mm的顆粒，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑成品。

【技術特征摘要】
1.一種砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法，過程包括:1）制備砷污染土壤原位修復劑（1）取制備好的海綿鐵，粉碎至10～300目；（2）取火山石，粉碎至10～200目，按照海綿鐵、火山石用量比為1：0.05～0.15的質量比例混合均勻，制得砷污染土壤原位修復劑；2）制備緩釋劑將脲酶抑制劑與硝化抑制劑按1:0.5～1的質量比混合均勻，制得緩釋劑；3）制備砷污染土壤緩釋型原位修復劑（1）將制得的砷污染土壤原位修復劑和緩釋劑與淀粉和水按照0.1～0.5：0.001～0.3：0.2～0.5：1的質量比混合，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物；（2）使（1）中所制備的砷污染土壤緩釋型原位修復劑混合物中的水分自然蒸發，粉碎至1～3mm的顆粒，制得砷污染土壤緩釋型原位修復劑成品。2.根據權利要求1所述的砷污染土壤緩釋型原位修復劑的制備方法，其特征在于：所述原位修復劑中，含有生石灰：取生石灰粉碎至10～300目，制得生...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱慧杰，王紅強，梁峰，賈彩云，牛云峰，萬祥云，康海燕，張樂觀，典平鴿，張君，肖曉存，
申請(專利權)人：河南城建學院，
類型：發明
國別省市：河南,41