一種用于治理重金屬污染土壤的處理劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于處理劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于治理重金屬污染土壤的處理劑及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，重金屬不但對(duì)水體有較大的污染，同時(shí)，對(duì)土壤的污染也越 來(lái)越嚴(yán)重，部分地區(qū)的土地的污染已嚴(yán)重超出了標(biāo)準(zhǔn)。土壤的污染會(huì)導(dǎo)致種植于其上的農(nóng) 作物將這些重金屬吸入，導(dǎo)致農(nóng)作物中重金屬超標(biāo)，從而嚴(yán)重影響人們的食品安全和身體 健康。土壤污染的最終受害者是人類(lèi)，重金屬對(duì)土壤的持續(xù)污染以及土壤中污染物的長(zhǎng)期 存在，必將對(duì)人類(lèi)生命安全構(gòu)成巨大的、嚴(yán)重的和潛在的威脅。因此，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)土 壤的治理。
[0003] -般的重金屬離子都以特殊的狀態(tài)與土壤結(jié)合在一起，較難分離。目前，治理土壤 重金屬污染的原理大致有兩種：一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，降低其在環(huán)境中的 遷移性和生物可利用性；二是從土壤中去除重金屬。為了降低和消除重金屬的危害，目前國(guó) 內(nèi)外常用的治理土壤重金屬污染的方法主要有物理治理、化學(xué)治理、生物治理，以及化學(xué)與 生物技術(shù)相結(jié)合的治理方法等。其中，化學(xué)治理的方法就是向土地中加入重金屬螯合劑，與 土壤中的重金屬反應(yīng)生成不溶解的重金屬螯合物，使重金屬固定在土壤中，不再對(duì)環(huán)境造 成危害，該方法操作難度相對(duì)較低，而且成本也較低，是較為常用的方法。但是，由于重金屬 與土壤的特殊結(jié)合狀態(tài)，一般的重金屬螯合劑難以較為均勻的在土壤中擴(kuò)散，從而造成了 治理效果不盡理想的局面。而化學(xué)與生物結(jié)合的治理方法，治理的效果最佳，但需要的治理 周期較長(zhǎng)，如何在較短時(shí)期內(nèi)，較為徹底治理土壤的重金屬污染，是目前最為前沿的研究課 題。
[0004] 基于此，本發(fā)明旨在提供一種用于治理重金屬污染土壤的處理劑及其制備方法， 使用該處理劑可以在較短的時(shí)期內(nèi)，較為徹底治理土壤的重金屬污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種用于治理重金屬污染 土壤的處理劑，使用該處理劑可以在較短的時(shí)期內(nèi)，較為徹底治理土壤的重金屬污染。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種用于治理重金屬污染土壤的處理劑，按質(zhì)量百分比計(jì)，其包括以下組分：
[0008] 二甲基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑40 %?75% ;
[0009] 二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑20 %?45 % ;
[0010] 聚乙烯亞胺 5%?15%。
[0011] 其中，二甲基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑分子量較小、水溶性好、環(huán)境毒害小，容易 在土壤中擴(kuò)散并與土壤中的重金屬離子反應(yīng)，生成極為穩(wěn)定的二甲基二硫代氨基甲酸類(lèi)金 屬螯合物，該螯合物易于沉積在土壤中，而且不會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到永久固定 重金屬離子的目的。由于其在土壤中容易擴(kuò)散，因此治理效果較為理想。
[0012] 二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑具有良好的生物活性，容易被作物吸收，因此與 二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑發(fā)生反應(yīng)的重金屬離子也具有生物活性，易于被作物吸 收，從而可以將土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到作物中，從而可加快土地污染的治理進(jìn)程。
[0013] 聚乙烯亞胺具有良好的吸水性，在一定條件下又可解離水分子，與螯合劑混合使 用后可增加土壤的涵水性能，增加了螯合劑的利用率，同時(shí)其本身具有良好的生物降解性 能，徹底降解的產(chǎn)物為無(wú)機(jī)氨、CO 2和水，對(duì)環(huán)境無(wú)害。
[0014] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的成分中，聚乙烯亞胺增加了螯合劑的利用率，二甲基二 硫代氨基甲酸鹽螯合劑能夠有效固定住土壤中的重金屬離子，而二乙基二硫代氨基甲酸鹽 螯合劑的生物活性又使得本發(fā)明具有促進(jìn)作物吸收重金屬離子的作用，也就是說(shuō)，本發(fā)明 同時(shí)具有固定重金屬離子和促進(jìn)作物吸收重金屬離子的雙重性能，從而加快了土壤中重金 屬離子污染的治理進(jìn)程，使用本發(fā)明的處理劑可以在較短的時(shí)期內(nèi)，較為徹底治理土壤的 重金屬污染。
[0015] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的一種改進(jìn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，其 包括以下組分：
[0016] 二甲基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑50 %?65% ;
[0017] 二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑25 %?35 % ;
[0018] 聚乙烯亞胺 7%?12%。
[0019] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的一種改進(jìn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，包 括以下組分：
[0020] 二甲基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑60% ;
[0021] 二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑30% ;
[0022] 聚乙烯亞胺 10%。
[0023] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的一種改進(jìn)，所述二甲基二硫代氨 基甲酸鹽選自二甲基二硫代氨基甲酸鈉鹽螯合劑、二甲基二硫代氨基甲酸鉀鹽螯合劑和二 甲基二硫代氨基甲酸鐵鹽螯合劑。
[0024] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的一種改進(jìn)，所述二乙基二硫代氨 基甲酸鹽螯合劑選自二乙基二硫代氨基甲酸鈉鹽螯合劑、二乙基二硫代氨基甲酸鉀鹽螯合 劑和二乙基二硫代氨基甲酸鐵鹽螯合劑中的至少一種。
[0025] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于治理重金屬污染土壤的處理劑的制備方 法，包括以下步驟：
[0026] 第一步，將液態(tài)的二甲胺加入乙二胺中，制成乙二胺和二甲胺的混合液，其中，乙 二胺和二甲胺的摩爾比為（1. 5?4. 5) :1 ;
[0027] 第二步，向第一步得到的乙二胺和二甲胺的混合液中加入足量的二硫化碳，使乙 二胺和二甲胺分別與二硫化碳反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物；
[0028] 第三步，向中間產(chǎn)物中加入氫氧化物粉末并攪拌，然后進(jìn)行固液分離，得到二甲基 二硫代氨基甲酸鹽螯合劑和二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑的混合物；
[0029] 第四步，將第三步所得的固體與聚乙烯亞胺按照（85?95) : (5?15)的質(zhì)量比例 混合均勻后，即得處理劑。
[0030] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中二甲基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑和二乙基二硫代氨基 甲酸鹽螯合劑的制備可以一次完成，而不需要分別制備，因此其工藝步驟簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)， 而且可以降低制備成本。
[0031] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的制備方法的一種改進(jìn)，第二步 中，反應(yīng)溫度控制在KTC以下。這是因?yàn)橛袡C(jī)胺類(lèi)物質(zhì)（乙二胺和二甲胺）與CS 2反應(yīng)較 為劇烈，為防止局部過(guò)熱發(fā)生有機(jī)物分解等副反應(yīng)，需要在較低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)。
[0032] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的制備方法的一種改進(jìn)，第三步所 述的氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鐵。
[0033] 作為本發(fā)明用于治理重金屬污染土壤的處理劑的制備方法的一種改進(jìn)，第一步 之前，先用乙醇將乙二胺和二甲胺分別稀釋2-10倍，第二步中反應(yīng)溫度控制在30-50°C之 間。這也是本發(fā)明的一大創(chuàng)新，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的重金屬螯合劑的生產(chǎn)工藝是：將純二甲胺（純度 彡99%)與CSJP NaOH反應(yīng)，生成二硫代氨基甲酸鈉鹽類(lèi)金屬螯合劑。由于二甲胺的含量 較高，與〇&反應(yīng)時(shí)較為劇烈，為防止局部過(guò)熱發(fā)生有機(jī)物分解等副反應(yīng)，需要在較低溫度 進(jìn)行反應(yīng)（通常反應(yīng)溫度低于KTC )。因此，就需要更低溫度的冷凍鹽水對(duì)反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行 冷卻，同時(shí)需設(shè)立冷凍機(jī)、鹽水配制槽、鹽水貯槽等設(shè)備設(shè)施，方能保證產(chǎn)品的正常生產(chǎn)，以 年產(chǎn)一萬(wàn)噸螯合劑為例，就需要60萬(wàn)大卡冷凍機(jī)組2臺(tái)，鹽水貯槽1臺(tái)，鹽水配制槽1臺(tái)。 60萬(wàn)大卡冷凍機(jī)組配電機(jī)功率為150KW，以年生產(chǎn)300天計(jì)算，僅冷凍機(jī)耗電就有108萬(wàn) KW ? h，運(yùn)行成本很高。
[0034] 本發(fā)明通過(guò)降低二甲胺和乙二胺的濃度（即稀釋?zhuān)?，可有效降低反?yīng)的激烈程度， 使得反應(yīng)較為平穩(wěn)，同時(shí)試驗(yàn)表明，控制溫度在30-50°C之間時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量與原先并無(wú)差異。 因此，在正常情況下，用普通的循環(huán)水就可滿(mǎn)足正常的生產(chǎn)，不但省卻了冷凍機(jī)組冷卻等設(shè) 備設(shè)施，還減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，單冷凍機(jī)組的電耗每年就可節(jié)約108萬(wàn)KW ? h。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方 式并不限于此。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 本實(shí)施例提供的用于治理重金屬污染土壤的處理劑的一種改進(jìn)，按質(zhì)量百分比 計(jì)，包括以下組分：
[0038] 二甲基二硫代氨基甲酸鈉鹽螯合劑60% ;
[0039] 二乙基二硫代氨基甲酸鈉鹽螯合劑30% ;
[0040] 聚乙烯亞胺 10%。
[0041] 其制備方法為：
[0042] 包括以下步驟：
[0043] 第一步，將液態(tài)的二甲胺加入乙二胺中，制成乙二胺和二甲胺的混合液，其中，乙 二胺和二甲胺的摩爾比為1 :3 ;
[0044] 第二步，向第一步得到的乙二胺和二甲胺的混合液中加入足量的二硫化碳，使乙 二胺和二甲胺分別與二硫化碳反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在KTC以下，得到中間產(chǎn)物；
[0045] 第三步，向中間產(chǎn)物中加入氫氧化鈉粉末并攪拌，然后進(jìn)行固液分離，得到二甲基 二硫代氨基甲酸鈉鹽螯合劑和二乙基二硫代氨基甲酸鈉鹽螯合劑的混合物；
[0046] 第四步，將第三步所得的固體與聚乙烯亞胺按照90 :10的質(zhì)量比例混合均勻后， 即得處理劑。
[0047] 實(shí)施例2
[0048] 本實(shí)施例提供的用于治理重金屬污染土壤的處理劑的一種改進(jìn)，按質(zhì)量百分比 計(jì)，包括以下組分：
[0049] 二甲基二硫代氨基甲酸鉀鹽螯合劑52% ;
[0050] 二乙基二硫代氨基甲酸鉀鹽螯合劑40% ;
[0051] 聚乙烯亞胺 8%。
[0052] 其制備方法為：
[0053] 包括以下步驟：