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一种用于重金属污染土壤的改良剂及其制备方法

阅读:665发布:2023-02-16

专利汇可以提供一种用于重金属污染土壤的改良剂及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于重金属污染 土壤 的改良剂及其制备方法,包括以下重量份的原料: 纤维 素5-8份、壳聚糖24-36份、 硅 酸盐9-13份、沸石粉36-45份、 质量 分数为60-80%的 乙醇 溶液23-30份、 苯酚 3-6份、 草酸 6-9份、聚丙烯酰胺2.4-5份、 植物 淀粉 6-8份、 硫酸 铵1.2-2.5份、草木灰8-10份和卵磷脂4-7份。本发明制备的成品在各种原料的协同作用下,可以对土壤中的重金属进行螯合、络合、沉淀、 吸附 等复合作用,将重金属长期稳定,用量少从而降低了使用成本,不会产生二次污染,可以降低土壤中重金属的含量,达到修复土壤的目的。,下面是一种用于重金属污染土壤的改良剂及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种用于重金属污染土壤的改良剂,其特征在于,包括以下重量份的原料:纤维素5-
8份、壳聚糖24-36份、酸盐9-13份、沸石粉36-45份、质量分数为60-80%的乙醇溶液23-30份、苯酚3-6份、草酸6-9份、聚丙烯酰胺2.4-5份、植物淀粉6-8份、硫酸铵1.2-2.5份、草木灰
8-10份和卵磷脂4-7份。
2.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的改良剂,其特征在于,所述壳聚糖的平均分子量为42000-56000。
3.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的改良剂,其特征在于,所述植物淀粉包括玉米淀粉、大豆淀粉、绿豆淀粉、土豆淀粉和甘薯淀粉中的至少一种。
4.一种如权利要求1-3任一所述的用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一,将壳聚糖加入草酸中并且在60-70摄氏度下搅拌90-150分钟,再进行离心分离得到酸性壳聚糖和草酸,将酸性壳聚糖再进行洗涤、离心分离和烘干,即可得到改性壳聚糖;
步骤二,将草木灰、沸石粉、草酸和植物淀粉加入乙醇溶液中并且声波振荡20-30分钟,得到第一混合物;
第三,将纤维素、苯酚、卵磷脂和聚丙烯酰胺混合并且在16-24小时内由室温缓慢降至0摄氏度,在0摄氏度保持6小时,得到第二混合物;
步骤四,将改性壳聚糖、第一混合物、第二混合物、硅酸盐和硫酸铵在50-65摄氏度下以
600-750rpm的转速混合和搅拌,经过滤、洗涤和离心去上清液,得到复合体
步骤五,将复合体烘干并且研磨至60-80目,即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,其特征在于,所述步骤二中超声波功率为450-600W,步骤五中烘干温度为30-45摄氏度。
6.一种如权利要求1-3任一所述的用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
将重金属污染的土壤破碎后加入改良剂,改良剂和土壤的重量之比为1:18-25,再向其中加并且充分混合,水的质量分数为15-22%,常温养护6-8天即可。

说明书全文

一种用于重金属污染土壤的改良剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤治理领域,具体是一种用于重金属污染土壤的改良剂。

背景技术

[0002] 土壤是指地球表面的一层疏松的物质,由各种颗粒状矿物质、有机物质、分、空气、生物等组成,能生长植物。土壤由岩石化而成的矿物质、动植物,微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质),化的腐殖质等组成。随着我国城市化进程的加快,城镇工业企业搬迁后遗留大量的污染土壤,其中重金属污染土壤是工业污染土壤中较为常见的一种类型。这些污染土壤大多面临商业开发而发生用地类型的变更,在污染土壤再利用前应进行修复以保证场地环境和居民的健康。
[0003] 我国在重金属污染土壤修复方面的专利较少,主要集中于采用含水泥、石灰、石膏等水硬性材料的专利。含有水泥类成分的修复药剂在添加到土壤后,会导致修复后土壤硬化、增容,而且单纯靠水化反应后形成的C-S-H和粘土矿物吸附作用对土壤中重金属的结合不牢固,土壤经过长期的风化和酸雨侵蚀,其中的重金属存在着会重新溶出的潜在危险,使用量大,使用成本高,因此仍需要进行较大的改进。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于重金属污染土壤的改良剂,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于重金属污染土壤的改良剂,包括以下重量份的原料:纤维素5-8份、壳聚糖24-
36份、酸盐9-13份、沸石粉36-45份、质量分数为60-80%的乙醇溶液23-30份、苯酚3-6份、草酸6-9份、聚丙烯酰胺2.4-5份、植物淀粉6-8份、硫酸铵1.2-2.5份、草木灰8-10份和卵磷脂4-7份。
[0006] 作为本发明进一步的方案:壳聚糖的平均分子量为42000-56000。
[0007] 作为本发明进一步的方案:植物淀粉包括玉米淀粉、大豆淀粉、绿豆淀粉、土豆淀粉和甘薯淀粉中的至少一种。
[0008] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将壳聚糖加入草酸中并且在60-70摄氏度下搅拌90-150分钟,再进行离心分离得到酸性壳聚糖和草酸,将酸性壳聚糖再进行洗涤、离心分离和烘干,即可得到改性壳聚糖;
步骤二,将草木灰、沸石粉、草酸和植物淀粉加入乙醇溶液中并且声波振荡20-30分钟,得到第一混合物;
第三,将纤维素、苯酚、卵磷脂和聚丙烯酰胺混合并且在16-24小时内由室温缓慢降至0摄氏度,在0摄氏度保持6小时,得到第二混合物;
步骤四,将改性壳聚糖、第一混合物、第二混合物、硅酸盐和硫酸铵在50-65摄氏度下以
600-750rpm的转速混合和搅拌,经过滤、洗涤和离心去上清液,得到复合体
步骤五,将复合体烘干并且研磨至60-80目,即可得到成品。
[0009] 作为本发明进一步的方案:步骤二中超声波功率为450-600W,步骤五中烘干温度为30-45摄氏度。
[0010] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的使用方法,具体步骤如下:将重金属污染的土壤破碎后加入改良剂,改良剂和土壤的重量之比为1:18-25,再向其中加水并且充分混合,水的质量分数为15-22%,常温养护6-8天即可。
[0011] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明原料来源广泛,制备工艺简单,适用于大规模的工业化生产;制备的成品在各种原料的协同作用下,可以对土壤中的重金属进行螯合、络合、沉淀、吸附等复合作用,将重金属长期稳定,用量少从而降低了使用成本,不会产生二次污染,可以降低土壤中重金属的含量,达到修复土壤的目的。

具体实施方式

[0012] 下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0013] 实施例1一种用于重金属污染土壤的改良剂,包括以下重量份的原料:纤维素5份、壳聚糖24份、硅酸盐9份、沸石粉36份、质量分数为68%的乙醇溶液23份、苯酚3份、草酸6份、聚丙烯酰胺
2.4份、植物淀粉6份、硫酸铵1.2份、草木灰8份和卵磷脂4份。壳聚糖的平均分子量为42000-
56000。
[0014] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将壳聚糖加入草酸中并且在64摄氏度下搅拌105分钟,再进行离心分离得到酸性壳聚糖和草酸,将酸性壳聚糖再进行洗涤、离心分离和烘干,即可得到改性壳聚糖;
步骤二,将草木灰、沸石粉、草酸和植物淀粉加入乙醇溶液中并且超声波振荡26分钟,得到第一混合物;
第三,将纤维素、苯酚、卵磷脂和聚丙烯酰胺混合并且在19小时内由室温缓慢降至0摄氏度,在0摄氏度保持6小时,得到第二混合物;
步骤四,将改性壳聚糖、第一混合物、第二混合物、硅酸盐和硫酸铵在55摄氏度下以
600rpm的转速混合和搅拌,经过滤、洗涤和离心去上清液,得到复合体;
步骤五,将复合体烘干并且研磨至60目,即可得到成品。
[0015] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的使用方法,具体步骤如下:将重金属污染的土壤破碎后加入改良剂,改良剂和土壤的重量之比为1:20,再向其中加水并且充分混合,水的质量分数为17%,常温养护6天即可。
[0016] 上海某处的重金属土壤采用实施例1的产品、制备方法和使用方法处理,处理前污染土壤中Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为18.23、0.87、1.26、189.65和34.32mg/kg,处理后Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为1.38、0.09、0.12、6.27和2.54mg/kg,Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的降低率分别为92.43%、89.66%、90.48%、96.69%和92.60%。
[0017] 实施例2一种用于重金属污染土壤的改良剂,包括以下重量份的原料:纤维素6.6份、壳聚糖28份、硅酸盐10.5份、沸石粉40份、质量分数为75%的乙醇溶液26份、苯酚4份、草酸7.5份、聚丙烯酰胺3.5份、植物淀粉6.8份、硫酸铵1.8份、草木灰8.8份和卵磷脂5份。植物淀粉包括玉米淀粉、绿豆淀粉和甘薯淀粉的混合物。
[0018] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将壳聚糖加入草酸中并且在68摄氏度下搅拌135分钟,再进行离心分离得到酸性壳聚糖和草酸,将酸性壳聚糖再进行洗涤、离心分离和烘干,即可得到改性壳聚糖;
步骤二,将草木灰、沸石粉、草酸和植物淀粉加入乙醇溶液中并且超声波振荡26分钟,得到第一混合物;
第三,将纤维素、苯酚、卵磷脂和聚丙烯酰胺混合并且在20小时内由室温缓慢降至0摄氏度,在0摄氏度保持6小时,得到第二混合物;
步骤四,将改性壳聚糖、第一混合物、第二混合物、硅酸盐和硫酸铵在65摄氏度下以
720rpm的转速混合和搅拌,经过滤、洗涤和离心去上清液,得到复合体;
步骤五,将复合体烘干并且研磨至80目,即可得到成品。
[0019] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的使用方法,具体步骤如下:将重金属污染的土壤破碎后加入改良剂,改良剂和土壤的重量之比为1:24,再向其中加水并且充分混合,水的质量分数为20%,常温养护8天即可江苏某处的重金属土壤采用实施例2的产品、制备方法和使用方法处理,处理前污染土壤中Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为12.68、1.06、0.82、214.89和38.21mg/kg,处理后Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为0.93、0.07、0.09、5.27和1.95mg/kg,Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的降低率分别为92.67%、93.40%、89.02%、97.55%和94.90%。
[0020] 实施例3一种用于重金属污染土壤的改良剂,包括以下重量份的原料:纤维素7.5份、壳聚糖34份、硅酸盐12份、沸石粉44份、质量分数为80%的乙醇溶液28份、苯酚5份、草酸8.5份、聚丙烯酰胺4.5份、植物淀粉7.5份、硫酸铵2.3份、草木灰9.6份和卵磷脂6.4份。壳聚糖的平均分子量为42000-56000。
[0021] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将壳聚糖加入草酸中并且在66摄氏度下搅拌120分钟,再进行离心分离得到酸性壳聚糖和草酸,将酸性壳聚糖再进行洗涤、离心分离和烘干,即可得到改性壳聚糖;
步骤二,将草木灰、沸石粉、草酸和植物淀粉加入乙醇溶液中并且以480W的超声波振荡
26分钟,得到第一混合物;
第三,将纤维素、苯酚、卵磷脂和聚丙烯酰胺混合并且在22小时内由室温缓慢降至0摄氏度,在0摄氏度保持6小时,得到第二混合物;
步骤四,将改性壳聚糖、第一混合物、第二混合物、硅酸盐和硫酸铵在60摄氏度下以
660rpm的转速混合和搅拌,经过滤、洗涤和离心去上清液,得到复合体;
步骤五,将复合体在42摄氏度下烘干并且研磨至70目,即可得到成品。
[0022] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的使用方法,具体步骤如下:将重金属污染的土壤破碎后加入改良剂,改良剂和土壤的重量之比为1:24,再向其中加水并且充分混合,水的质量分数为20%,常温养护8天即可。
[0023] 安徽淮北某处的重金属土壤采用实施例3的产品、制备方法和使用方法处理,处理前污染土壤中Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为26.34、1.78、1.65、263.04和27.54mg/kg,处理后Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为1.17、0.15、0.08、5.74和
1.83mg/kg,Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的降低率分别为95.56%、91.57%、95.15%、97.82%和
93.36%。
[0024] 实施例4一种用于重金属污染土壤的改良剂,包括以下重量份的原料:纤维素8份、壳聚糖36份、硅酸盐13份、沸石粉45份、质量分数为65%的乙醇溶液30份、苯酚6份、草酸9份、聚丙烯酰胺5份、植物淀粉8份、硫酸铵2.5份、草木灰10份和卵磷脂7份。壳聚糖的平均分子量为42000-
56000。植物淀粉包括玉米淀粉、大豆淀粉、绿豆淀粉、土豆淀粉和甘薯淀粉的混合物。
[0025] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将壳聚糖加入草酸中并且在68摄氏度下搅拌130分钟,再进行离心分离得到酸性壳聚糖和草酸,将酸性壳聚糖再进行洗涤、离心分离和烘干,即可得到改性壳聚糖;
步骤二,将草木灰、沸石粉、草酸和植物淀粉加入乙醇溶液中并且以600W的超声波振荡
28分钟,得到第一混合物;
第三,将纤维素、苯酚、卵磷脂和聚丙烯酰胺混合并且在22小时内由室温缓慢降至0摄氏度,在0摄氏度保持6小时,得到第二混合物;
步骤四,将改性壳聚糖、第一混合物、第二混合物、硅酸盐和硫酸铵在56摄氏度下以
750rpm的转速混合和搅拌,经过滤、洗涤和离心去上清液,得到复合体;
步骤五,将复合体在42摄氏度下烘干并且研磨至60-80目,即可得到成品。
[0026] 所述用于重金属污染土壤的改良剂的使用方法,具体步骤如下:将重金属污染的土壤破碎后加入改良剂,改良剂和土壤的重量之比为1:18,再向其中加水并且充分混合,水的质量分数为18%,常温养护7天即可。
[0027] 山东某处的重金属土壤采用实施例4的产品、制备方法和使用方法处理,处理前污染土壤中Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为19.67、0.75、2.17、194.36和38.93mg/kg,处理后Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的含量分别为1.03、0.05、0.14、4.18和2.06mg/kg,Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+和Ni2+的降低率分别为94.76%、93.33%、93.55%、97.85%和94.71%。
[0028] 纤维素是地球上存在量最大的天然高分子物质,价格低廉,在水中可以吸水溶胀,可用作吸水材料,尤其是其具有优良的生物降解性能,且降解产物环境友好。目前已有将纤维素通过醚化、酯化、交联、接枝共聚等方法制备高吸水材料的报道,特别是将纤维素备成羧甲基纤维素后,再经交联制成的高吸水材料,其吸水率适中,吸水速度快,在自然界中可自发降解。壳聚糖是一种聚阳离子多糖,常由甲壳素经脱乙酰化而得,具有良好的生物相容性和降解性。沸石具有的晶体结构是由硅()氧四面体连成三维的格架,格架中有各种大小不同的空穴和通道,具有很大的开放性,晶格中存在的大小不同空腔,可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。
[0029] 本产品先对壳聚糖进行改性,提高反应活性,再对草木灰、纤维素和沸石粉进行改性,改性物质再进行混合和搅拌得到表面具有活性功能基团的复合体,可以对土壤中的重金属进行螯合、络合、沉淀、吸附等复合作用,将重金属长期稳定,降低土壤中重金属的含量,达到修复土壤的目的。
[0030] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0031] 此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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