修復(fù)重金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑及其修復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的一種修復(fù)重金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑及其修復(fù)方法屬于土壤污染處理【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的修復(fù)重金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑由下列物質(zhì)混合組成：60-70％體積份的粒徑為27nm，純度為98％的納米羥基磷灰石(nHA)、10-20％體積份的粒徑為10nm，呈球形的納米級(jí)零價(jià)鐵(nZVI)顆粒和10-30％體積份的純油酸。本發(fā)明還包括使用上述修復(fù)劑對(duì)受到重金屬污染土壤的一種修復(fù)方法，包括如下步驟：將所述的修復(fù)劑混施入土壤中，其中，修復(fù)劑與土壤質(zhì)量比例為1∶10000～15000。使用本發(fā)明的納米材料修復(fù)劑對(duì)受到重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)具有如下特點(diǎn)：修復(fù)效果明顯，無(wú)二次污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】修復(fù)重金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑及其修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤污染處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種修復(fù)重金屬污染土壤的納米材 料修復(fù)劑及其修復(fù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 土壤是人類(lèi)賴以生存的主要自然資源之一，也是人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，伴隨的一個(gè)負(fù)面影響就是含重金屬的污染物通過(guò)各種途徑進(jìn)入土 壤，造成土壤中相應(yīng)重金屬元素的富集。土壤污染不但影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)，而且涉及大 氣和水環(huán)境質(zhì)量，并可通過(guò)食物鏈危害動(dòng)物和人類(lèi)的生命和健康，也就是說(shuō)，土壤污染影響 到整個(gè)人類(lèi)生存環(huán)境的質(zhì)量。目前，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界平均每年排放的重金屬離子量在不斷增 力口，一個(gè)統(tǒng)計(jì)表明不同重金屬離子的年均排放量如下：汞（Hg)約1. 5萬(wàn)噸，銅（Cu)約340 萬(wàn)噸，鉛（Pb)約500萬(wàn)噸，錳（Μη)約1500萬(wàn)噸，鎳（Ni)約100萬(wàn)噸。據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部進(jìn)行的 全國(guó)污灌區(qū)調(diào)查，在約140萬(wàn)公頃的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū) 面積的64. 8%，其中輕度污染的占46. 7%，中度污染的占9. 7%，嚴(yán)重污染的占8. 4%，其中 以汞（Hg)和鎘（Cd)污染面積最大。而據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩譅款^調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，珠三角、長(zhǎng)三 角、環(huán)渤海這些經(jīng)濟(jì)先發(fā)展起來(lái)的地區(qū)，都面臨著嚴(yán)重的土壤污染問(wèn)題。其中，珠三角40% 農(nóng)田金屬污染超標(biāo)，致使糧食減產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)損失不斷增大。同時(shí)，土壤重金屬污染可引起植物 生理功能紊亂，營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，而且通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體后，潛在危害極大。在這種情勢(shì)下，土壤 重金屬污染越來(lái)越受到人們的關(guān)注，已成為全球面臨的重要環(huán)境問(wèn)題，土壤重金屬污染問(wèn) 題已成為環(huán)境和土壤學(xué)工作者研究熱點(diǎn)。
[0003] 當(dāng)前土壤重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，關(guān)于土壤污染修復(fù)技術(shù)的研究也越來(lái)越受 到研究人員的關(guān)注。目前，絕大部分工作尚處在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)階段，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用程度的 成熟方法很少。
[0004] 納米材料是指空間三維中至少有一維處于納米尺度范圍（1?100nm)或以其作為 基本單元構(gòu)成的材料。因其介于宏觀的常規(guī)細(xì)粉和微觀的原子團(tuán)簇之間的過(guò)渡介觀區(qū)域， 故呈現(xiàn)出一些獨(dú)特的性質(zhì)，其中一個(gè)重要的特性是表面效應(yīng)。表面效應(yīng)指納米粒子表面原 子與總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的改變。研究表明，隨著粒子 直徑減小，表面原子占總原子的百分?jǐn)?shù)急劇增加；同時(shí)，納米粒子的表面積及表面能也迅速 增大。這使得納米材料具有優(yōu)良的表面吸附和化學(xué)反應(yīng)活性。正因?yàn)榧{米材料具有傳統(tǒng)材 料不具備的一些新特性，已成為當(dāng)今研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，即針對(duì)當(dāng)前土壤存在的重金屬污染問(wèn)題，同時(shí)，基于納米 材料具有高比表面積、高反應(yīng)活性和強(qiáng)吸附特性等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種修復(fù)重 金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑及其修復(fù)方法。通過(guò)該修復(fù)劑修復(fù)受到重金屬污染土壤的 修復(fù)效果明顯。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種修復(fù)重金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑，由下列物質(zhì)混合組成：60-70%體積 份的粒徑為27nm，純度為98 %的納米羥基磷灰石（nHA)、10-20 %體積份的粒徑為10nm，呈 球形的納米級(jí)零價(jià)鐵（nZVI)顆粒和10-30%體積份的純油酸。
[0008] -種修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟：將上述納米材料修復(fù)劑混施入 土壤中，其中，納米修復(fù)劑與土壤的質(zhì)量比例為1 : 10000?15000。修復(fù)劑和土壤需要反 應(yīng)一定的時(shí)間，修復(fù)效果才明顯。其中，修復(fù)劑和土壤的反應(yīng)時(shí)間為60天時(shí)，對(duì)重金屬的修 復(fù)可以達(dá)到最佳吸附效果。
[0009] 修復(fù)劑有很強(qiáng)的固定重金屬的能力，在某特定pH值，鉛（Pb)和鎘（Cd)離子在 納米羥基磷灰石上的吸附率分別高達(dá)93. 5%和58. 9%，同時(shí)能增加重金屬污染土壤中鉛 (Pb)和鎘（Cd)離子的化學(xué)穩(wěn)定性。通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)以納米羥基磷灰石為主的 修復(fù)材料的施入顯著降低了土壤中鉛（Pb)和鎘（Cd)的生物有效性，土壤中有效態(tài)鉛（Pb) 和鎘（Cd)的含量與納米羥基磷灰石的施用量呈顯著負(fù)相關(guān)，隨著修復(fù)劑的施入，植物的地 上部分生長(zhǎng)更為茂密，地下部分的根系生長(zhǎng)得更為發(fā)達(dá)。 實(shí)施例：
[0010] 實(shí)例：江西省某重金屬污染土壤場(chǎng)地 r n PH (d-./JUt 1:2.5) Pb 有效態(tài)含量/mg/kgCd 有效態(tài)含量/mg/kg _ ----------~55Y----------------
[0012] 實(shí)例上壤場(chǎng)地面積為20m2,為了避免所得結(jié)果的誤差大或者不準(zhǔn)確，分別選取三 塊土壤，施入同樣量的修復(fù)劑，然后測(cè)量結(jié)果后取它們的平均值。修復(fù)劑的成分如下：70% 體積份的粒徑為27腹，純度為98%的納米羥基磷灰石（11撤)、15%體積份的粒徑為1〇11111，呈 球形的納米級(jí)零價(jià)鐵（nZVI)顆粒和15%體積份的純油酸。
[0013] 按照修復(fù)劑與土壤質(zhì)量比為1 : 10000進(jìn)行重金屬污染土壤修復(fù)。分階段進(jìn)行檢 測(cè)，在反應(yīng)時(shí)間為7天時(shí)，Pb、Cd的吸附率已達(dá)到50. 8%和37. 6%;反應(yīng)時(shí)間為30天時(shí)，Pb、 Cd的吸附率為82. 5%和50. 3% ;反應(yīng)時(shí)間60天時(shí)，Pb、Cd的吸附率為92. 2%和58. 2%。 第60天的檢測(cè)結(jié)果表明，修復(fù)劑對(duì)土壤中有效鉛的鈍化效果比較明顯，測(cè)得土壤中鉛的有 效態(tài)含量為43mg/kg，對(duì)有效態(tài)鉛的降低率達(dá)到了 92. 2 %的水平；修復(fù)劑對(duì)土壤中的有效 態(tài)鎘有一定程度的吸附鈍化作用，鎘的有效態(tài)含量為84mg/kg，下降比例達(dá)到了 58. 2%
[0014] 同時(shí)，修復(fù)劑成分中，羥基磷灰石與環(huán)境具有良好的協(xié)調(diào)性，不易造成二次污染， 可成為一種新型的環(huán)境功能礦物材料；納米級(jí)零價(jià)鐵的原料鐵化學(xué)性質(zhì)活潑，來(lái)源豐富，因 此，本發(fā)明技術(shù)的修復(fù)劑可以在土壤重金屬修復(fù)工程中大規(guī)模使用。
[0015] 通過(guò)上述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的非常有效的解決了的重金屬污染土壤的修 復(fù)問(wèn)題，尤其對(duì)受到鉛和鎘等重金屬污染的土壤修復(fù)效果明顯，并且修復(fù)后的土壤無(wú)二次 污染問(wèn)題的發(fā)生。
[0016] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范
【權(quán)利要求】
1. 一種修復(fù)重金屬污染土壤的納米材料修復(fù)劑，其特征在于，該修復(fù)劑由下列物質(zhì)混 合組成：60-70 %體積份的粒徑為27nm，純度為98 %的納米羥基磷灰石、10-20 %體積份的 粒徑為l〇nm，呈球形的納米級(jí)零價(jià)鐵顆粒和10-30%體積份的純油酸。
2. -種修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步驟：將權(quán)利要求1所述的 納米材料修復(fù)劑混施入土壤中，其中，修復(fù)劑與土壤的質(zhì)量比為1 : 10000?15000。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于，修復(fù)劑和土壤的 反應(yīng)時(shí)間為60天。
【文檔編號(hào)】B09C1/08GK104117532SQ201310141962
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】夏金華 申請(qǐng)人:蘇州中科慧盛生物科技有限公司