本發(fā)明涉及環(huán)保材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法。

背景技術(shù)：

土壤是人類賴以生存的主要自然資源，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，土壤－植物－環(huán)境系統(tǒng)中重金屬的污染日益嚴(yán)重。

我國已對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了研究和示范，并已開始重金屬污染土壤修復(fù)工程的實(shí)施，主要技術(shù)包括阻隔填埋、固化/穩(wěn)定化、植物修復(fù)、土壤清洗、熱解析和電動(dòng)修復(fù)。其中前三種技術(shù)在國內(nèi)已有成功的工程案例，土壤清洗和汞污染土壤熱解析已進(jìn)行工程示范，電動(dòng)修復(fù)目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

近年來，對(duì)于中輕度污染土壤的修復(fù)，大量開展了原位鈍化技術(shù)的研究。重金屬原位鈍化技術(shù)是一種污染土壤的修復(fù)方法，指向污染土壤添加一些活性物質(zhì)，以降低重金屬在土壤中的有效濃度或改變其氧化還原狀態(tài)，從而有效降低其遷移性、毒性及生物有效性。目前在重金屬污染土壤修復(fù)中廣泛應(yīng)用的是非金屬黏土礦物，如膨潤土、海泡石、沸石等。但現(xiàn)有坡縷石基重金屬鈍化材料僅是粉碎、混合，并簡單改性處理后直接投放使用，坡縷石實(shí)際使用效果有限，為了達(dá)到土壤污染修復(fù)目的需要不斷加大坡縷石用量，導(dǎo)致坡縷石的浪費(fèi)和消耗量加大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用率高、改性效果突出的酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法，包含如下步驟：

a、自然曬干

坡縷石礦石在日光下晾曬3-7天，防止雨水浸濕坡縷石；

b、破碎過篩

將坡縷石礦石破碎成坡縷石粘土，坡縷石粘土過篩，過濾篩孔150-200目；

c、堿螯合

將坡縷石粘土與硫酸溶液混合，攪拌使其混合均勻；

d、沉淀烘干粉碎

混合液靜置沉淀，烘干沉淀物并破碎，制得成品。

所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌12~108h，使其混合均勻。

所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌72h，使其混合均勻。

所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度12.5%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌72h，使其混合均勻。

所述步驟d中沉淀物在70℃下烘干。

本發(fā)明的有益效果為：

1、坡縷石礦石在日光下晾曬3-7天，不采用加熱烘干的方式并防止雨水浸濕坡縷石；先經(jīng)過日光晾曬后進(jìn)行破碎過篩，有效保證坡縷石礦石內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)穩(wěn)定。此外通過日光晾曬控制礦石表面濕度便于后續(xù)破碎。

2、所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%。在上述范圍內(nèi)，此種鈍化材料的鈍化效果會(huì)隨硫酸溶液質(zhì)量濃度的增加而增加，但如果硫酸溶液質(zhì)量濃度過高，會(huì)使土壤的ph值變化，影響植物的正常生長，并且研究表明，硫酸溶液質(zhì)量濃度12.5%時(shí)酸溶態(tài)含量最小。

3、沉淀物在70℃下烘干，打通坡縷石的內(nèi)部通道，暴露出更多的內(nèi)表面和活性基團(tuán)。避免高溫烘干有效控制成品性能，批量生產(chǎn)品質(zhì)更易控制。坡縷石粘土具有吸附有害及各種有機(jī)和無機(jī)污染物的功能，坡縷石粘土不僅能夠打破土壤板結(jié)、疏松土壤、提高土壤透氣性、降低土壤容重，促進(jìn)土壤微生物活性、增強(qiáng)土壤肥力滲透力，還能改良土壤，治理荒漠，保水抗旱，增強(qiáng)農(nóng)作物抗菌能力，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

綜上所述坡縷石粘土作為目前在重金屬污染土壤修復(fù)中廣泛應(yīng)用的非金屬黏土礦物，它在我國礦產(chǎn)資源豐富，價(jià)格低廉，且坡縷石粘土具有吸附有害及各種有機(jī)和無機(jī)污染物的功能，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有其他非金屬礦物無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)酸化處理以后的坡縷石粘土，去除了坡縷石粘土中的雜質(zhì)，聚集態(tài)的晶束也被分散，八面體陽離子逐漸溶解，微孔孔道擴(kuò)大，達(dá)到了純化坡縷石粘土的目的，提高了其比表面積，對(duì)吸附性能和離子交換能力有促進(jìn)作用，從而酸化后的坡縷石粘土比未處理的坡縷石粘土更具有應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明對(duì)坡縷石礦石的酸溶態(tài)含量影響示意圖??；

圖2為本發(fā)明對(duì)坡縷石礦石的酸溶態(tài)含量影響示意圖ⅱ。

具體實(shí)施方式

一種酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法，包含如下步驟：

a、自然曬干

坡縷石礦石在日光下晾曬3-7天，防止雨水浸濕坡縷石；

b、破碎過篩

將坡縷石礦石破碎成坡縷石粘土，坡縷石粘土過篩，過濾篩孔150-200目；

c、堿螯合

將坡縷石粘土與硫酸溶液混合，攪拌使其混合均勻；

d、沉淀烘干粉碎

混合液靜置沉淀，烘干沉淀物并破碎，制得成品。

優(yōu)選的所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌12~108h，使其混合均勻。

優(yōu)選的所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌72h，使其混合均勻。

優(yōu)選的所述步驟c中坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度12.5%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌72h，使其混合均勻。

優(yōu)選的所述步驟d中沉淀物在70℃下烘干。

所述實(shí)施例1至3中的中坡縷石礦石選用臨澤縣開采的坡縷石礦石。其他地區(qū)開采的坡縷石礦石也可用于本案。

實(shí)施例1

一種酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法，包含如下步驟：

a、自然曬干

坡縷石礦石在日光下晾曬3-7天，防止雨水浸濕坡縷石；

b、破碎過篩

將坡縷石礦石破碎成坡縷石粘土，坡縷石粘土過篩，過濾篩孔150-200目；

c、堿螯合

坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌12~108h，使其混合均勻；

d、沉淀烘干粉碎

混合液靜置沉淀，在70℃下烘干沉淀物并破碎，制得成品。

實(shí)施例2

一種酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法，包含如下步驟：

a、自然曬干

坡縷石礦石在日光下晾曬3-7天，防止雨水浸濕坡縷石；

b、破碎過篩

將坡縷石礦石破碎成坡縷石粘土，坡縷石粘土過篩，過濾篩孔150-200目；

c、堿螯合

坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度2.5~20%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌72h，使其混合均勻；

d、沉淀烘干粉碎

混合液靜置沉淀，在70℃下烘干沉淀物并破碎，制得成品。

實(shí)施例3

一種酸活化坡縷石基土壤重金屬鈍化材料的制備方法，包含如下步驟：

a、自然曬干

坡縷石礦石在日光下晾曬3-7天，防止雨水浸濕坡縷石；

b、破碎過篩

將坡縷石礦石破碎成坡縷石粘土，坡縷石粘土過篩，過濾篩孔150-200目；

c、堿螯合

坡縷石粘土與硫酸溶液按固液比1：10混合，硫酸溶液質(zhì)量濃度12.5%，在攪拌速度500r/min的條件下攪拌72h，使其混合均勻；

d、沉淀烘干粉碎

混合液靜置沉淀，在70℃下烘干沉淀物并破碎，制得成品。

對(duì)比試驗(yàn)

在固液比為1：10、攪拌速度為500r/min的條件下，將150目的坡縷石粉末分別分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%、20%的h2so4溶液中，攪拌均勻后進(jìn)行酸改性，分別于酸活化12h、24h、36h、48h、72h、96h和108h后，進(jìn)行靜置沉淀烘干（烘干溫度70℃）后得到固體產(chǎn)物，經(jīng)過機(jī)械破碎和分篩，制備10目的酸改性凹凸棒基鈍化劑49種。分別配制濃度為800mg/kg的cu、cr、zn污染土壤和濃度為400mg/kg的ni污染土壤，充分?jǐn)嚢杌靹?，做為人工重金屬污染土樣。用已制備?9種凹凸棒鈍化劑按16g/kg的添加量，加入4種人工重金屬污染土樣，充分?jǐn)嚢杌靹?，用去離子水保持田間持水量進(jìn)行浸泡鈍化30天后，烘干土樣，測(cè)定重金屬dtpa萃取態(tài)含量。測(cè)定結(jié)果見下圖：

如圖1所示不同種類的酸活化坡縷石分別對(duì)重金屬cu、cr、zn、ni污染土樣鈍化處理，重金屬cu、cr、zn、ni有效態(tài)濃度隨酸處理h2so4百分含量的變化總體上呈先下降后上升的趨勢(shì)。酸活化坡縷石鈍化重金屬污染土樣的最佳坡縷石酸活化h2so4百分含量為12.5%。

如圖2所示不同種類的酸改性凹凸棒分別對(duì)重金屬cu、cr、zn、ni污染土樣鈍化處理，重金屬cu、cr、zn、ni有效態(tài)濃度隨酸處理時(shí)間的變化總體上呈先下降后上升的趨勢(shì)但變化不明顯。酸活化坡縷石鈍化重金屬污染土樣的最佳坡縷石酸活化時(shí)間為72h。