本發(fā)明涉及污染處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種砷污染土壤修復(fù)劑及其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，中國重金屬污染土壤面積至少有2000萬公頃，重金屬污染來源廣泛，礦物加工及冶煉、電鍍、電池、化工、染料等行業(yè)的“三廢”不合理排放，污水灌溉、污泥施肥，城市交通運輸中汽車尾氣排放，電子垃圾處理不當(dāng)?shù)龋紩?dǎo)致土壤的重金屬污染。土壤重金屬污染具有污染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不可逆轉(zhuǎn)等特點，造成土壤肥力下降，農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，而且會通過徑流和淋洗作用污染地下水和地表水。

鎘(Cd)是毒性最強的污染物之一，土壤和水體中普遍存在砷污染，且可通過食物鏈積累和富集而使毒性增加進入人體，給人體健康帶來嚴(yán)重的威脅。目前，砷污染土壤治理技術(shù)主要有固定化/穩(wěn)定化、淋洗法、洗土法、電動力學(xué)修復(fù)法、化學(xué)還原法、植物修復(fù)、微生物修復(fù)，總體存在修復(fù)效率低、處理成本高等問題。傳統(tǒng)的修復(fù)方法如填埋、淋洗、電化學(xué)等工程量大，成本高、而且常常導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞和某些營養(yǎng)元素丟失。因此，開發(fā)一種低成本、簡單、高效、環(huán)境友好的土壤修復(fù)藥劑具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無毒無害、鎘金屬固定效果好的砷污染土壤修復(fù)劑及其制備方法及應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種砷污染土壤修復(fù)劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹67-75份、硝酸鋁16-21份、硫脲8-13份、過磷酸鈣10-17份、硝酸鉀20-34份；其中，過磷酸鈣與硝酸鉀的質(zhì)量比為1：2。

作為本發(fā)明進一步的方案：按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹69-72份、硝酸鋁18-20份、硫脲10-12份、過磷酸鈣13-15份、硝酸鉀26-30份。

作為本發(fā)明進一步的方案：按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹70份、硝酸鋁19份、硫脲11份、過磷酸鈣14份、硝酸鉀28份。

所述的砷污染土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵銹粉碎成粉末，烘干，得到鐵銹粉末，備用；

(2)按比例將鐵銹粉末和硝酸鋁混合，置于其質(zhì)量的5-6倍的質(zhì)量濃度為25-28％的腐殖酸溶液中，加熱至67-72℃，利用功率為240-260W、頻率為42-44kHz的超聲波對其進行處理25-30min，過濾，得第一混合物；

(3)按比例將第一混合物和硫脲混合均勻，加熱至550-620℃并保溫2-3h，自然冷卻至常溫，得到第二混合物；

(4)按比例將第二混合物與過磷酸鈣和硝酸鉀混合，包裝，得到所述的砷污染土壤修復(fù)劑。

所述的土壤修復(fù)劑在制備砷污染土壤修復(fù)劑方面的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在鐵銹、硝酸鋁、質(zhì)量比為1：2的過磷酸鈣和硝酸鉀與其他組分的協(xié)同作用下，具有優(yōu)異的固定鎘、修復(fù)土壤肥力的功效，使得鎘金屬在土壤中的浸出率大大降低，達到并優(yōu)于國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)的一級標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明所用組分無毒無害，不僅具有優(yōu)良的鎘金屬固化作用，而且在固定有害鎘金屬的同時，可緩慢釋放出植物生長所需的氮、磷、鉀、硫等元素，起到長期修復(fù)、改良污染土壤和改善生態(tài)環(huán)境的作用。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

本發(fā)明實施例中，一種砷污染土壤修復(fù)劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹67份、硝酸鋁21份、硫脲13份、過磷酸鈣10份、硝酸鉀20份。

所述的砷污染土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵銹粉碎成粉末，烘干，得到鐵銹粉末，備用；

(2)按比例將鐵銹粉末和硝酸鋁混合，置于其質(zhì)量的5倍的質(zhì)量濃度為25％的腐殖酸溶液中，加熱至67℃，利用功率為240W、頻率為42kHz的超聲波對其進行處理30min，過濾，得第一混合物；

(3)按比例將第一混合物和硫脲混合均勻，加熱至550℃并保溫3h，自然冷卻至常溫，得到第二混合物；

(4)按比例將第二混合物與過磷酸鈣和硝酸鉀混合，包裝，得到所述的砷污染土壤修復(fù)劑。

實施例2

本發(fā)明實施例中，一種砷污染土壤修復(fù)劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹75份、硝酸鋁16份、硫脲8份、過磷酸鈣17份、硝酸鉀34份。

所述的砷污染土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵銹粉碎成粉末，烘干，得到鐵銹粉末，備用；

(2)按比例將鐵銹粉末和硝酸鋁混合，置于其質(zhì)量的6倍的質(zhì)量濃度為28％的腐殖酸溶液中，加熱至72℃，利用功率為260W、頻率為44kHz的超聲波對其進行處理25min，過濾，得第一混合物；

(3)按比例將第一混合物和硫脲混合均勻，加熱至620℃并保溫2h，自然冷卻至常溫，得到第二混合物；

(4)按比例將第二混合物與過磷酸鈣和硝酸鉀混合，包裝，得到所述的砷污染土壤修復(fù)劑。

實施例3

本發(fā)明實施例中，一種砷污染土壤修復(fù)劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹69份、硝酸鋁20份、硫脲12份、過磷酸鈣13份、硝酸鉀26份。

所述的砷污染土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵銹粉碎成粉末，烘干，得到鐵銹粉末，備用；

(2)按比例將鐵銹粉末和硝酸鋁混合，置于其質(zhì)量的5倍的質(zhì)量濃度為28％的腐殖酸溶液中，加熱至67℃，利用功率為240W、頻率為42kHz的超聲波對其進行處理30min，過濾，得第一混合物；

(3)按比例將第一混合物和硫脲混合均勻，加熱至550℃并保溫3h，自然冷卻至常溫，得到第二混合物；

(4)按比例將第二混合物與過磷酸鈣和硝酸鉀混合，包裝，得到所述的砷污染土壤修復(fù)劑。

實施例4

本發(fā)明實施例中，一種砷污染土壤修復(fù)劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹72份、硝酸鋁18份、硫脲10份、過磷酸鈣15份、硝酸鉀30份。

所述的砷污染土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵銹粉碎成粉末，烘干，得到鐵銹粉末，備用；

(2)按比例將鐵銹粉末和硝酸鋁混合，置于其質(zhì)量的6倍的質(zhì)量濃度為25％的腐殖酸溶液中，加熱至72℃，利用功率為260W、頻率為44kHz的超聲波對其進行處理25min，過濾，得第一混合物；

(3)按比例將第一混合物和硫脲混合均勻，加熱至620℃并保溫2h，自然冷卻至常溫，得到第二混合物；

(4)按比例將第二混合物與過磷酸鈣和硝酸鉀混合，包裝，得到所述的砷污染土壤修復(fù)劑。

實施例5

本發(fā)明實施例中，一種砷污染土壤修復(fù)劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，由以下原料制成：鐵銹70份、硝酸鋁19份、硫脲11份、過磷酸鈣14份、硝酸鉀28份。

所述的砷污染土壤修復(fù)劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵銹粉碎成粉末，烘干，得到鐵銹粉末，備用；

(2)按比例將鐵銹粉末和硝酸鋁混合，置于其質(zhì)量的6倍的質(zhì)量濃度為27％的腐殖酸溶液中，加熱至70℃，利用功率為250W、頻率為43kHz的超聲波對其進行處理28min，過濾，得第一混合物；

(3)按比例將第一混合物和硫脲混合均勻，加熱至580℃并保溫2.5h，自然冷卻至常溫，得到第二混合物；

(4)按比例將第二混合物與過磷酸鈣和硝酸鉀混合，包裝，得到所述的砷污染土壤修復(fù)劑。

對比例1

在實施例5的基礎(chǔ)上，以過磷酸鈣取代硝酸鉀，其余與實施例5完全相同。

對比例2

在實施例5的基礎(chǔ)上，以硝酸鉀取代過磷酸鈣，其余與實施例5完全相同。

對比例3

在實施例5的基礎(chǔ)上，刪除硝酸鋁這一組分，其余與實施例5完全相同。

對比例4

在實施例5的基礎(chǔ)上，以硝酸鉀取代過磷酸鈣，并刪除硝酸鋁這一組分，其余與實施例5完全相同。

以實施例1-5以及對比例1-4制得的土壤修復(fù)劑為藥劑，選取某砷污染區(qū)域作為試驗土壤，該區(qū)域土壤表層中的鎘含量為25.48mg/kg，該值高于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)的三級標(biāo)準(zhǔn)。將試驗土壤分為九份，分別將試驗土壤干基的1％的量的實施例1-5以及對比例1-4制得的土壤修復(fù)劑施加到對應(yīng)的試驗土壤中，充分混合，靜置7天，即完成修復(fù)。修復(fù)前后試驗土壤中各種化學(xué)形態(tài)的鎘含量如表1所示，土壤的肥力變化如表2所示。

表1各例制得的土壤修復(fù)劑修復(fù)前后土壤各種化學(xué)形態(tài)的鎘含量(單位：％)

表2各例制得的土壤修復(fù)劑修復(fù)前后土壤的肥力

由表1和表2可以看出：與對比例1-4相比，實施例1-5制得的土壤修復(fù)劑對土壤中鎘的固定效果佳，經(jīng)其修復(fù)后的土壤中鎘含量滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)的一級標(biāo)準(zhǔn)，且修復(fù)后的土壤的肥力大大增強了；通過對比實施例5和對比例1-4，可知本發(fā)明是在鐵銹、硝酸鋁、質(zhì)量比為1：2的過磷酸鈣和硝酸鉀與其他組分的協(xié)同作用下，具有優(yōu)異的固定鎘、修復(fù)土壤肥力的功效。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。