技术领域
[0001] 本
发明属于污染
土壤修复技术领域，尤其涉及一种利用基质生产的重金属钝化剂及其制备方法。
背景技术
[0002] 环境保护部和国土资源部发布的调查
公报显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区
土壤污染较重，耕地土壤环境
质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。由于农田重金属污染具有形成的复杂性、长期的累积性、发生的隐蔽性、毒性的缓效性、诊断的特殊性和恢复的长期性，导致重金属污染已经成为人体健康的“隐形杀手”。从整体而言，以镉-
铜、砷-镉-铅、铅-镉- 锌等为主的多种重金属元素复合污染，代表了我国主要的农田土壤重金属污染类型。
[0003] 目前，可用于农田重金属污染修复的方法主要包括四种：工程治理方法；农艺调控方法；
植物修复方法；钝化修复方法。其中，钝化修复方法是针对受重金属污染的土壤，尤其是轻度、中度污染的农田，在常规的控制污染源排放、建立排放物监测制度的同时，确保受污染的土地性质不变的情况下，向受污染的土壤添加外源性的重金属钝化修复剂进行原位修复，通过调节土壤理化性质以及
吸附、螯合、沉淀、离子交换、腐殖化、
氧化-还原等一系列反应，将土壤中的有毒重金属固定起来，或者将重金属转
化成化学性质不活泼的形态，降低其
生物有效性，从而阻止重金属从土壤通过植物根部向
农作物地上部的迁移累积，以达到治理污染土壤的一种修复技术。原位钝化修复技术具有修复速率快、
稳定性好、
费用低、操作简单等特点，同时不影响农业生产，可以实现边修复边生产，尤其适用于修复大面积中轻度重金属污染农田土壤。
[0004]
现有技术中，不乏对修复农用地污染土壤重金属钝化剂的研究，市面上也出现了各类重金属钝化剂，然而现有技术中的钝化剂大多为化学合成类钝化剂，长期使用，其在一定程度上改变了原来的土壤结构，造成原土壤肥
力破坏，对土壤
微生物或植物生长产生抑制，而且还存在二次污染等问题。因此，在耕地资源有限的情况下，开发出适合我国土壤壤质的，适合多种重金属复合稳定化的天然高效稳定剂，把重金属污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。
发明内容
[0005] 为克服以上技术问题，本发明提供了一种利用基质生产的重金属钝化剂，本发明利用改性天然钝化剂，复合成多元高效重金属钝化剂，适合多种重金属复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种利用基质生产的重金属钝化剂，包括以下重量份的组分：活性
污泥生物炭30-40份、餐厨垃圾
腐殖酸30-40份、废弃
啤酒酵母5-10份、芽孢杆菌5-10 份、还原
铁3-6份、改性蒙脱土20-30份、改性
硅藻土20-30份。
[0008] 作为优选，所述的利用基质生产的重金属钝化剂，包括以下重量份的组分：
活性污泥生物炭35份、餐厨垃圾腐殖酸35份、废弃
啤酒酵母10份、芽孢杆菌 5份、还原铁5份、改性蒙脱土25份、改性
硅藻土25份。
[0009] 作为优选，所述钝化剂为三层包覆结构，其中最内层的
内核为废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁，所述内核外包覆有
中间层，所述中间层为改性蒙脱土，所述中间层外包覆有外表层，所述外表层为活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土。
[0010] 作为优选，所述活性污泥生物炭由以下方法制备：将
风干后的污泥放入
马弗炉中，300℃条件下
煅烧5-8h，冷却后即得到所述活性污泥生物炭。
[0011] 作为优选，所述改性蒙脱土由以下方法制备：
[0012] (1)纯化：将蒙脱土加入
水中混合均匀，然后加入1mol/LNa2CO3溶液, 机械搅拌30-50min后，静沉、取上清液，在上清液中加入1mol/LNaCl溶液絮凝沉淀，取沉淀用去离子水洗涤至无氯离子残留，得到纯化蒙脱土备用；
[0013] (2)表面活化：在去离子水中加入阳离子
表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的纯化蒙脱土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化蒙脱土溶液备用；
[0014] (3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化蒙脱土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀
真空干燥后得到载铁蒙脱土备用；
[0015] (4)热活化：将步骤3所得载铁蒙脱土放入马弗炉进行煅烧，
温度为 600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性蒙脱土。
[0016] 作为优选，所述改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土
研磨，然后将硅藻土粉末加入
碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和氯化
钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性硅藻土。
[0017] 作为优选，所述餐厨垃圾腐殖酸由以下方法制备：
[0018] (1)提油处理：将餐厨垃圾通过分选装置去除大
块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂，分别得到的除油固体垃圾和回收油脂备用；
[0019] (2)
发酵：将步骤1得到的除油固体垃圾
粉碎，然后加入发酵菌混合均匀，25-30℃、维持
含水量在10％—15％的条件下反应10-15天，低温风干、粉碎。
[0020] 利用基质生产的重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0021] (1)将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、还原铁与餐厨垃圾回收油脂混合均匀后
造粒、干燥；
[0022] (2)将改性蒙脱土加入水中混合均匀，然后将溶液均匀地喷附在步骤1 所得颗粒表面，干燥备用；
[0023] (3)将活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土加入水中混合均匀得到混合溶液，然后将溶液均匀地喷附在步骤2所得颗粒表面，干燥，即得到所述钝化剂。
[0024] 有益效果
[0025] (1)本发明提供了一种利用基质生产的重金属钝化剂，本发明利用改性天然钝化剂，复合成多元高效重金属钝化剂，适合多种重金属复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。本发明利用活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、废弃啤酒酵母、芽孢杆菌等天然稳定剂，来源较为广泛、加工简单、使用便捷、不会存在二次污染等问题，且具有不可替代的生态安全优势，对土壤扰动较小和土壤结构破坏不大，甚至还能增加
土壤肥力等一系列的优点。
[0026] (2)本发明所用改性蒙脱土，
酸化提纯可提高蒙脱土纯度，改善其吸附性能；对蒙脱土进行表面活化，可以大大提高其对重金属的吸附效率；对蒙脱土进行载铁处理，使还原铁被蒙脱土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬；最后对蒙脱土热活化处理，高温煅烧可以显著提高蒙脱土的吸附性能。
[0027] (3)本发明还对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁进行包埋保护处理，废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁具有不稳定性，其活性容易受环境影响而受到破坏，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。
[0028] (4)本发明所述钝化剂的制备方法中，首先利用餐厨垃圾回收油脂将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁进行包埋保护处理，然后利用改性证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土对油包水乳液进一步包覆，可对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁提供双层保护。然后，为了进一步保证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土表面吸附还原铁的稳定性，在证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土表面又进行一次包覆处理。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明具体
实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例1
[0031] 一种利用基质生产的重金属钝化剂，包括以下重量份的组分：
[0032] 活性污泥生物炭35份、餐厨垃圾腐殖酸35份、废弃啤酒酵母10份、芽孢杆菌5份、还原铁5份、改性蒙脱土25份、改性硅藻土25份。
[0033] 所述钝化剂为三层包覆结构，其中最内层的内核为废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁，所述内核外包覆有中间层，所述中间层为改性蒙脱土，所述中间层外包覆有外表层，所述外表层为活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土。
[0034] 作为优选，所述活性污泥生物炭由以下方法制备：将风干后的污泥放入马弗炉中，300℃条件下煅烧5h，冷却后即得到所述活性污泥生物炭。
[0035] 所述改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土研磨，然后将硅藻土粉末加入碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和
氯化钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性硅藻土。
[0036] 所述餐厨垃圾腐殖酸由以下方法制备：
[0037] (1)提油处理：将餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂，分别得到的除油固体垃圾和回收油脂备用；
[0038] (2)发酵：将步骤1得到的除油固体垃圾粉碎，然后加入发酵菌混合均匀，25℃、维持含水量在10％％的条件下反应10天，低温风干、粉碎。
[0039] 利用基质生产的重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0040] (1)将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、还原铁与餐厨垃圾回收油脂混合均匀后造粒、干燥；
[0041] (2)将改性蒙脱土加入水中混合均匀，然后将溶液均匀地喷附在步骤1 所得颗粒表面，干燥备用；
[0042] (3)将活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土加入水中混合均匀得到混合溶液，然后将溶液均匀地喷附在步骤2所得颗粒表面，干燥，即得到所述钝化剂。
[0043] 对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁进行包埋保护处理，废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁具有不稳定性，其活性容易受环境影响而受到破坏，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。
[0044] 实施例2
[0045] 一种利用基质生产的重金属钝化剂，包括以下重量份的组分：活性污泥生物炭40份、餐厨垃圾腐殖酸40份、废弃啤酒酵母10份、芽孢杆菌10份、还原铁6份、改性蒙脱土30份、改性硅藻土30份。
[0046] 作为优选，所述钝化剂为三层包覆结构，其中最内层的内核为废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁，所述内核外包覆有中间层，所述中间层为改性蒙脱土，所述中间层外包覆有外表层，所述外表层为活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土。
[0047] 所述活性污泥生物炭由以下方法制备：将风干后的污泥放入马弗炉中， 300℃条件下煅烧8h，冷却后即得到所述活性污泥生物炭。
[0048] 所述改性蒙脱土由以下方法制备：
[0049] (1)纯化：将蒙脱土加入水中混合均匀，然后加入1mol/LNa2CO3溶液, 机械搅拌50min后，静沉、取上清液，在上清液中加入1mol/LNaCl溶液絮凝沉淀，取沉淀用去离子水洗涤至无氯离子残留，得到纯化蒙脱土备用；
[0050] (2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的纯化蒙脱土加入，机械搅拌30min得到表面活化蒙脱土溶液备用；
[0051] (3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化蒙脱土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌130min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁蒙脱土备用；
[0052] (4)热活化：将步骤3所得载铁蒙脱土放入马弗炉进行煅烧，温度为 600℃，反应时间为3h，即得到所述改性蒙脱土。
[0053] 本发明所用改性蒙脱土，酸化提纯可提高蒙脱土纯度，改善其吸附性能，盐；对蒙脱土进行表面活化，可以大大提高其对重金属的吸附效率；对蒙脱土进行载铁处理，使还原铁被蒙脱土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬；最后对蒙脱土热活化处理，高温煅烧可以显著提高蒙脱土的吸附性能。
[0054] 所述改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土研磨，然后将硅藻土粉末加入碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和氯化钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为5h，即得到所述改性硅藻土。
[0055] 所述餐厨垃圾腐殖酸由以下方法制备：
[0056] (1)提油处理：将餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂，分别得到的除油固体垃圾和回收油脂备用；
[0057] (2)发酵：将步骤1得到的除油固体垃圾粉碎，然后加入发酵菌混合均匀，30℃、维持含水量在15％的条件下反应15天，低温风干、粉碎。
[0058] 利用基质生产的重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0059] (1)将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、还原铁与餐厨垃圾回收油脂混合均匀后造粒、干燥；
[0060] (2)将改性蒙脱土加入水中混合均匀，然后将溶液均匀地喷附在步骤1 所得颗粒表面，干燥备用；
[0061] (3)将活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土加入水中混合均匀得到混合溶液，然后将溶液均匀地喷附在步骤2所得颗粒表面，干燥，即得到所述钝化剂。
[0062] 本发明所述钝化剂的制备方法中，首先利用餐厨垃圾回收油脂将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁进行包埋保护处理，然后利用改性证载铁改性蒙脱土对油包水乳液进一步包覆，可对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁提供双层保护。然后，为了进一步保证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土表面吸附还原铁的稳定性，在证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土表面又进行一次包覆处理。
[0063] 实施例3
[0064] 一种利用基质生产的重金属钝化剂，包括以下重量份的组分：活性污泥生物炭35份、餐厨垃圾腐殖酸35份、废弃啤酒酵母8份、芽孢杆菌8份、还原铁 5份、改性凹凸棒土25份、改性蒙脱土25份、改性硅藻土25份。
[0065] 作为优选，所述钝化剂为三层包覆结构，其中最内层的内核为废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁，所述内核外包覆有中间层，所述中间层为改性凹凸棒和改性蒙脱土，所述中间层外包覆有外表层，所述外表层为活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土。
[0066] 所述活性污泥生物炭由以下方法制备：将风干后的污泥放入马弗炉中， 300℃条件下煅烧6h，冷却后即得到所述活性污泥生物炭。
[0067] 所述改性蒙脱土由以下方法制备：
[0068] (1)纯化：将蒙脱土加入水中混合均匀，然后加入1mol/LNa2CO3溶液, 机械搅拌40min后，静沉、取上清液，在上清液中加入1mol/LNaCl溶液絮凝沉淀，取沉淀用去离子水洗涤至无氯离子残留，得到纯化蒙脱土备用；
[0069] (2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的纯化蒙脱土加入，机械搅拌20min得到表面活化蒙脱土溶液备用；
[0070] (3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化蒙脱土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌20min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁蒙脱土备用；
[0071] (4)热活化：将步骤3所得载铁蒙脱土放入马弗炉进行煅烧，温度为 600℃，反应时间为4h，即得到所述改性蒙脱土。
[0072] 所述改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土研磨，然后将硅藻土粉末加入碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和氯化钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为4h，即得到所述改性硅藻土。
[0073] 所述餐厨垃圾腐殖酸由以下方法制备：
[0074] (1)提油处理：将餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂，分别得到的除油固体垃圾和回收油脂备用；
[0075] (2)发酵：将步骤1得到的除油固体垃圾粉碎，然后加入发酵菌混合均匀，30℃、维持含水量在13％的条件下反应12天，低温风干、粉碎。
[0076] 利用基质生产的重金属钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0077] (1)将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、还原铁与餐厨垃圾回收油脂混合均匀后造粒、干燥；
[0078] (2)将改性凹凸棒和改性蒙脱土加入水中混合均匀，然后将溶液均匀地喷附在步骤1所得颗粒表面，干燥备用；
[0079] (3)将活性污泥生物炭、餐厨垃圾腐殖酸、改性硅藻土加入水中混合均匀得到混合溶液，然后将溶液均匀地喷附在步骤2所得颗粒表面，干燥，即得到所述钝化剂。
[0080] 以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和
修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的
基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
