技术领域
[0001] 本
发明属于
土壤改良技术领域，具体涉及一种坡缕石负载纳米零价铁制备土壤重金属钝化材料的方法。
背景技术
[0002] 随着工农业的迅猛发展，土壤重金属污染的问题越来越严重，我国面临的土壤重金属污染问题日益突出。据国家环保总局和国土资源部报道，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区
土壤污染严重，耕地土壤环境
质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出，全国土壤总的超标率为16.1％，以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位的2
82.8％。我国污灌区面积约140万hm ，受Cd、As、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn等重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8％，其中又以Hg和Cd的污染面积最大。
[0003] 坡缕石是一种廉价易得的无机天然矿物材料，为含
水的层链状镁质
硅酸盐矿物。其理论化学成分为：SiO256.96％；(Mg，Al，Fe)O 23.83％；H2O 19.21％。成份中常有Al、Fe混入，Al2O3替代部分MgO。其基本结构单元为2：1层型，即2层硅
氧四面体夹1层镁氧八面体组成单元层。由于四面体的Si4+被Al3+替代置换，出现剩余负电荷。坡缕石晶体呈毛发状或
纤维状，在
电子显微镜下呈长柱状或针状，白、灰、浅绿或浅褐色，在
原子力学显微镜下呈纤维状；坡缕石内部有很多孔道，孔道截面大约0.38nm×0.63nm。坡缕石的
比表面积较大，具有较强的
吸附、钝化能力，在土壤重金属钝化方面的利用中引起愈来愈多的重视，改性坡缕石被用作土壤重金属钝化材料可以更好的进行土壤的改良。
[0004] 纳米零价铁(zero-valent nanoscale iron)是指粒径在1-100nm范围内的零价铁颗粒，它具有比表面积大、表面活性强、还原性强等特点。但由于其特殊的理化性质在实际应用中很容易团聚，使其粒径从
纳米级变为微米级，大大降低反应的比表面积；此外在空气中极易被氧化，形成
钝化层而降低活性，有的甚至发生自燃，限制其在
土壤修复中的应用。而将其负载于坡缕石表面可以大大提高它在土壤中的
反应性能、
稳定性和流动性，以确保其实用性。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于：提供了一种坡缕石负载纳米零价铁制备土壤重金属钝化材料的方法，其含有坡缕石和纳米零价铁，能够更好的钝化土壤中的重金属。
[0006] 本发明采用的技术方案如下：
[0007] 一种重金属钝化材料，所述重金属钝化材料原料包含坡缕石、
硫酸亚铁、
硼氢化
钾、
乙醇和水；所述重金属钝化材料由坡缕石和纳米零价铁组成。
[0008] 所述坡缕石负载纳米零价铁钝化土壤重金属材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤一：将FeSO4·7H2O和坡缕石按照重量比为1:2在超纯水中溶解，得到 FeSO4·7H2O和坡缕石的混合悬浮液；所述混合悬浮液的固液比为1:10，将悬浮液密封，在25℃，
150rpm/min下恒温振荡24h，继续加入等体积无水乙醇，机械搅拌30min；
[0010] 步骤二：将悬浮液转移到三颈烧瓶中，所述三颈烧瓶的两端分别与进样器和搅拌器相连通，另一端通入N2，逐滴加入过量新制备的0.3mol/LKBH4溶液，无氧环境下继续搅拌1h；
[0011] 步骤三：还原过程完成后，将上清液抽滤，用脱氧超纯水冲洗3次，再用脱氧无水乙醇冲洗3次，最后将产品在60℃
真空干燥箱中干燥1小时，制得坡缕石负载纳米零价铁钝化材料；
[0012] 步骤四：将固体产物经过机械
破碎和分筛，制备成粒径为1.7mm的颗粒，贮存在真空干燥箱中。
[0013] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0014] 1)本发明所述制备方法制备的坡缕石负载纳米零价铁重金属钝化材料，使坡缕石的钝化性和吸附性能都得到了较大的提高，可钝化有机污染物及有毒有害重金属，降低土壤污染物的
生物毒性及
迁移性，减少重金属的生物可利用性。
[0015] 2)土壤中的重金属一部分是以阳离子形式存在，这部分重金属的迁移性大，生物可利用性高，危害最大，施用纳米零价铁可以降低重金属在土壤中的迁移性，而后将其还原为低毒甚至无毒的价态，它还可以提高土壤pH和肥力，改善土壤的物化性质和结构，从而达到稳定土壤成分，减轻土壤
风化的目的，同时增强了坡缕石对重金属的吸附性。
具体实施方式
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合各
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017] 实施例1
[0018] 一种坡缕石负载纳米零价铁制备土壤重金属钝化材料的方法，包括以下的具体步骤：
[0019] 步骤一：破碎、
研磨：将坡缕石原矿
粉碎成200目粉末状结构；
[0020] 步骤二：混合、搅拌：将FeSO4·7H2O和坡缕石粉末按照重量比为1:2进行混合，并将FeSO4·7H2O和坡缕石的混合物在超纯水中进行溶解，得到 FeSO4·7H2O和坡缕石的混合悬浮液；所述混合悬浮液的固液比为1:10，将悬浮液密封，在25℃，150rpm/min下恒温振荡24h，继续加入等体积无水乙醇，机械搅拌30min；
[0021] 步骤三：还原、反应；将悬浮液转移到三颈烧瓶中，所述三颈烧瓶的两端分别与进样器和搅拌器相连通，另一端通入N2，逐滴加入过量新制备的0.3mol/L KBH4溶液，无氧环境下继续搅拌1h；
[0022] 步骤四：清洗、烘干：还原过程完成后，将上清液抽滤，用脱氧超纯水冲洗3次，再用脱氧无水乙醇冲洗3次，最后将产品在60℃真空干燥箱中干燥1 小时，制得坡缕石负载纳米零价铁钝化材料；
[0023] 步骤五：破碎、
包装：将固体产物经过机械破碎和分筛，制备成粒径为1.7mm 的颗粒，贮存在真空干燥箱中。
[0024] 实施例2
[0025] 一种坡缕石负载纳米零价铁制备土壤重金属钝化材料的方法，包括以下的具体步骤：
[0026] 步骤一：破碎、研磨：将坡缕石原矿粉碎成200目粉末状结构；
[0027] 步骤二：混合、搅拌：将FeSO4·7H2O和坡缕石粉末按照重量比为1:1进行混合，并将FeSO4·7H2O和坡缕石的混合物在超纯水中进行溶解，得到 FeSO4·7H2O和坡缕石的混合悬浮液；所述混合悬浮液的固液比为1:10，将悬浮液密封，在25℃，150rpm/min下恒温振荡24h，继续加入等体积无水乙醇，机械搅拌30min；
[0028] 步骤三：还原、反应；将悬浮液转移到三颈烧瓶中，所述三颈烧瓶的两端分别与进样器和搅拌器相连通，另一端通入N2，逐滴加入过量新制备的0.3mol/L KBH4溶液，无氧环境下继续搅拌1h；
[0029] 步骤四：清洗、烘干：还原过程完成后，将上清液抽滤，用脱氧超纯水冲洗3次，再用脱氧无水乙醇冲洗3次，最后将产品在60℃真空干燥箱中干燥1h，制得坡缕石负载纳米零价铁钝化材料；
[0030] 步骤五：破碎、包装：将固体产物经过机械破碎和分筛，制备成粒径为1.7mm 的颗粒，贮存在真空干燥箱中。
[0031] 实施例3
[0032] 一种坡缕石负载纳米零价铁制备土壤重金属钝化材料的方法，包括以下的具体步骤：
[0033] 步骤一：破碎、研磨：将坡缕石原矿粉碎成200目粉末状结构；
[0034] 步骤二：混合、搅拌：将FeSO4·7H2O和坡缕石粉末按照重量比为1:3进行混合，并将FeSO4·7H2O和坡缕石的混合物在超纯水中进行溶解，得到 FeSO4·7H2O和坡缕石的混合悬浮液；所述混合悬浮液的固液比为1:10，将悬浮液密封，在25℃，150rpm/min下恒温振荡24h，继续加入等体积无水乙醇，机械搅拌30min；
[0035] 步骤三：还原、反应；将悬浮液转移到三颈烧瓶中，所述三颈烧瓶的两端分别与进样器和搅拌器相连通，另一端通入N2，逐滴加入过量新制备的0.3mol/L KBH4溶液，无氧环境下继续搅拌1h；
[0036] 步骤四：清洗、烘干：还原过程完成后，将上清液抽滤，用脱氧超纯水冲洗3次，再用脱氧无水乙醇冲洗3次，最后将产品在60℃真空干燥箱中干燥1h，制得坡缕石负载纳米零价铁钝化材料；
[0037] 步骤五：破碎、包装：将固体产物经过机械破碎和分筛，制备成粒径为1.7mm 的颗粒，贮存在真空干燥箱中。
[0038] 以实施例1为例，本发明实际使用效果：
[0039] 将制备好的钝化剂按4％投加量加入重金属污染的土壤钝化30天后，对土壤有明显修复效果，具体如下：
[0040] 1、添加坡缕石负载纳米零价铁重金属钝化材料后，污染土壤pH可提高2 左右，研究表明，每提高一个土壤pH值，不但显著降低污染土壤中重金属的活性，减少作物对重金属的吸收，而且还可抑制重金属向
植物地上部分的迁移；
[0041] 2、添加坡缕石负载纳米零价铁重金属钝化材料后，土壤中重金属的生物有效性和生态风险明显下降，添加钝化剂处理下有效态Cd、Ni、Cr、Pb(0.1mol·L-1 CaCl2)分别下降42.8％、44.3％、38.1％、27.4％；重金属在土壤中的赋存形态也发生较大改变，交换态Cd、Ni、Cr、Pb分别下降27.4％、29.6％、17.3％、 12.8％；残渣态Cd、Ni、Cr、Pb分别升高18.8％、
12.4％、9.6％、8.7％；
[0042] 3、在钝化后的土壤中种植玉米后，跟对照相比，玉米生物量增加50.7％，钝化剂的加入降低了玉米地上部分Cd、Ni、Cr、Pb含量最大降幅分别为31.2％、 35.8％、27.5％、20.8％。
[0043] 经实验表明在所述坡缕石与纳米零价铁的重量比为(3～1):1的范围内，此种钝化材料的钝化效果会随纳米零价铁含量的增加而增加，但如果纳米零价铁的含量过高，会使土壤中铁含量过高，影响植物的正常生长，且会增加钝化剂制备成本，故而纳米零价铁含量应控制在30％左右为宜。
[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
