一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂及修复方法.pdf

一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂及修复方法，重金属固化剂组分的质量比例为：65％～75％的针铁矿，25％～35％的质子化壳聚糖，将研磨至50目的针铁矿和磨碎后的质子化壳聚糖混合均匀，采用所述的重金属固化剂修复钒矿污染土壤的方法：将污染土壤深耕，施用固化剂并耙匀，在深耕耙匀的过程中浇洒水分，在养护时浇水频率为隔天一次，熟化时间为1～2周，本发明的针铁矿属于天然矿物，无毒无污染；质子化壳聚糖还有利于土壤中有机质含量的提高，增加土壤肥力，混合施用后不会对土壤pH值造成大幅度改变，修复后能有效降低土壤中钒及其它重金属的毒性浸出率。

权利要求书
1.  一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂，其特征在于，其组分 的质量比例为：65％～75％的针铁矿，25％～35％的质子化壳聚糖， 将研磨至50目的针铁矿和质子化壳聚糖混合均匀。

2.  根据权利要求1所述的一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂， 其特征在于，所述的针铁矿的制备方法为：先在搅拌的条件下往0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液中加入2.0mol/L NaOH溶液直至体系pH为12.0～ 13.0，然后在70℃下恒温老化48h，所得沉淀用水冲洗至出水为中 性，干燥后研磨过50目筛得到针铁矿。

3.  根据权利要求1所述的一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂， 其特征在于，所述的质子化壳聚糖的制备方法为：先将脱乙酰度为 70.0％～95.0％的壳聚糖投加于0.1mol/L HCl溶液中浸泡1h，浸泡过 程中用1mol/L HCl溶液调节体系pH为4.5～5.5，然后于105℃恒温 干燥箱中干燥24h得到片状质子化壳聚糖，剪碎研磨过50目筛得到。

4.  采用权利要求1所述的一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂 修复钒矿污染土壤的方法，其特征在于：将污染土壤深耕10～20cm， 按钒矿污染土壤质量的1％～2％施用固化剂并耙匀，在深耕耙匀的过 程中浇洒钒矿污染土壤质量的5％～10％水分，在养护时浇水频率为 隔天一次，以促进重金属固化剂与钒矿污染土壤的混合，熟化时间为 1～2周。

说明书一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂及修复方法
技术领域
本发明属于土壤重金属污染修复领域，具体涉及一种修复钒矿污 染土壤的重金属固化剂及修复方法。
背景技术
随着我国钒矿开采量的上升，矿场附近土壤重金属污染，尤其是 钒的污染问题日趋严重。土壤中过量的钒及其他重金属会被植物吸 收，并通过食物链的作用逐渐富集至动物体乃至人体内，引致各种重 金属中毒症状。资料表明，钒过敏和钒中毒会引起哮喘、结膜炎、鼻 炎等疾病，还可能造成肾、脾、肠道等器官出现严重血管痉挛、胃肠 蠕动亢进等症状，因此有必要对污染土壤中的重金属进行固化，降低 其生物有效性。常规固化剂包括生石灰、磷灰石、膨润土等，涉及的 重金属种类主要为铅、铜、锌等，特别针对钒的固化剂的开发鲜有报 道。而在饮用水安全领域，有相关研究表明针铁矿和壳聚糖对水体中 的重金属V有良好的吸附性能。同时V的地球化学研究资料显示， 钒和铁经常共生于土壤、金属矿物、陨石及岩浆中，土壤全钒含量与 全铁含量有显著正相关关系。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种修复钒 矿污染土壤的重金属固化剂及修复方法，提高土壤中钒及其它伴生重 金属的固化率，降低其迁移活性。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂，其组分的质量比例为： 65％～75％的针铁矿，25％～35％的质子化壳聚糖，将研磨至50目的 针铁矿和质子化壳聚糖混合均匀。
所述的针铁矿的制备方法为：先在搅拌的条件下往0.5mol/L  Fe(NO3)3溶液中加入2.0mol/L NaOH溶液直至体系pH为12.0～13.0， 然后在70℃下恒温老化48h，所得沉淀用水冲洗至出水为中性，干 燥后研磨过50目筛得到针铁矿。
所述的质子化壳聚糖的制备方法为：先将脱乙酰度为70.0％～ 95.0％的壳聚糖投加于0.1mol/L HCl溶液中浸泡1h，浸泡过程中用1 mol/L HCl溶液调节体系pH为4.5～5.5，然后于105℃恒温干燥箱中 干燥24h得到片状质子化壳聚糖，剪碎研磨过50目筛得到。
采用所述的重金属固化剂修复钒矿污染土壤的方法：将污染土壤 深耕10～20cm，按钒矿污染土壤质量的1％～2％施用固化剂并耙匀， 在深耕耙匀的过程中浇洒钒矿污染土壤质量的5％～10％水分，在养 护时浇水频率为隔天一次，以促进重金属固化剂与钒矿污染土壤的混 合，熟化时间为1～2周。
本发明的有益效果是：所涉及原料针铁矿属于天然矿物，无毒无 污染；质子化壳聚糖还有利于土壤中有机质含量的提高，增加土壤肥 力。同时，由于针铁矿为偏碱性组分，质子化壳聚糖为偏酸性组分， 混合施用后不会对土壤pH值造成大幅度改变，修复后能有效降低土 壤中钒及其它重金属的毒性浸出率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细描述，各实施例所涉及的钒矿污 染土壤污染程度不一致，原土的重金属浸出毒性有明显差异。
实施例1
一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂，其组分的质量比例为： 75％的针铁矿，25％的质子化壳聚糖，将研磨至50目的针铁矿和质 子化壳聚糖混合均匀；
所述的针铁矿的制备方法为：先在搅拌的条件下往0.5mol/L  Fe(NO3)3溶液中加入2.0mol/L NaOH溶液直至体系pH为12.9，然后 在70℃下恒温老化48h，所得沉淀用水冲洗至出水为中性，干燥后 研磨过50目筛得到针铁矿；
所述的质子化壳聚糖的制备方法为：先将脱乙酰度为80.0％～ 95.0％的壳聚糖投加于0.1mol/L HCl溶液中浸泡1h，浸泡过程中用1 mol/L HCl溶液调节体系pH为4.6，然后于105℃恒温干燥箱中干燥 24h得到片状质子化壳聚糖，剪碎研磨过50目筛得到；
采用所述的重金属固化剂修复钒矿污染土壤的方法：将污染土壤 深耕15cm，按钒矿污染土壤质量的1％施用固化剂并耙匀，在深耕 耙匀的过程中浇洒钒矿污染土壤质量的5％水分，在养护时浇水频率 为隔天一次，以促进重金属固化剂与钒矿污染土壤的混合，熟化时间 为2周。
本实施例的效果：熟化2周后土壤中V的毒性浸出量(醋酸缓冲 溶液法)从4.13mg-V/kg-土壤降低至0.81mg/kg，降低比例达到 80.4％；Mn的毒性浸出量从10.21mg-Mn/kg-土壤降低至7.49mg/kg， 降低比例为26.6％；Cu的毒性浸出量从0.40mg-Cu/kg-土壤降低至 0.09mg/kg，降低比例为77.5％；Zn的毒性浸出量从0.84mg-Zn/kg- 土壤降低至0.70mg/kg，降低比例为16.7％。
实施例2
一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂，其组分的质量比例为： 72％的针铁矿，28％的质子化壳聚糖，将研磨至50目的针铁矿和质 子化壳聚糖混合均匀；
所述的针铁矿的制备方法为：先在搅拌的条件下往0.5mol/L  Fe(NO3)3溶液中加入2.0mol/L NaOH溶液直至体系pH为12.5，然后 在70℃下恒温老化48h，所得沉淀用水冲洗至出水为中性，干燥后 研磨过50目筛得到针铁矿；
所述的质子化壳聚糖的制备方法为：先将脱乙酰度为70.0％～ 80.0％的壳聚糖投加于0.1mol/L HCl溶液中浸泡1h，浸泡过程中用1 mol/L HCl溶液调节体系pH为5.1，然后于105℃恒温干燥箱中干燥 24h得到片状质子化壳聚糖，剪碎研磨过50目筛得到；
采用所述的重金属固化剂修复钒矿污染土壤的方法：将污染土壤 深耕10cm，按钒矿污染土壤质量的2％施用固化剂并耙匀，在深耕 耙匀的过程中浇洒钒矿污染土壤质量的10％水分，在养护时浇水频率 为隔天一次，以促进重金属固化剂与钒矿污染土壤的混合，熟化时间 为1周。
本实施例的效果：熟化1周后土壤中V的毒性浸出量(醋酸缓冲 溶液法)从177.98mg/kg降低至27.94mg/kg，降低比例达到84.3％； Mn的毒性浸出量从21.04mg/kg降低至17.95mg/kg，降低比例为 14.7％；Cu的毒性浸出量从42.92mg/kg降低至8.28mg/kg，降低比 例为80.7％；Zn的毒性浸出量从16.87mg/kg降低至13.41mg/kg，降 低比例为20.5％。
实施例3
一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂，其组分的质量比例为： 68.5％的针铁矿，31.5％的质子化壳聚糖，将研磨至50目的针铁矿和 质子化壳聚糖混合均匀；
所述的针铁矿的制备方法为：先在搅拌的条件下往0.5mol/L  Fe(NO3)3溶液中加入2.0mol/L NaOH溶液直至体系pH为12.8，然后 在70℃下恒温老化48h，所得沉淀用水冲洗至出水为中性，干燥后 研磨过50目筛得到针铁矿；
所述的质子化壳聚糖的制备方法为：先将脱乙酰度为70.0％～ 80.0％的壳聚糖投加于0.1mol/L HCl溶液中浸泡1h，浸泡过程中用1 mol/L HCl溶液调节体系pH为5.0，然后于105℃恒温干燥箱中干燥 24h得到片状质子化壳聚糖，剪碎研磨过50目筛得到；
采用所述的重金属固化剂修复钒矿污染土壤的方法：将污染土壤 深耕15cm，按钒矿污染土壤质量的1.5％施用固化剂并耙匀，在深耕 耙匀的过程中浇洒钒矿污染土壤质量的10％水分，在养护时浇水频率 为隔天一次，以促进重金属固化剂与钒矿污染土壤的混合，熟化时间 为10天。
本实施例的效果：熟化10天后土壤中V的毒性浸出量(醋酸缓 冲溶液法)从184.82mg/kg降低至39.92mg/kg，降低比例达到78.4％； Mn的毒性浸出量从22.88mg/kg降低至18.62mg/kg，降低比例为 18.6％；Cu的毒性浸出量从38.94mg/kg降低至10.98mg/kg，降低比 例为71.8％；Zn的毒性浸出量从16.36mg/kg降低至13.58mg/kg，降 低比例为17.0％。
实施例4
一种修复钒矿污染土壤的重金属固化剂，其组分的质量比例为： 65％的针铁矿，35％的质子化壳聚糖，将研磨至50目的针铁矿和质 子化壳聚糖混合均匀；
所述的针铁矿的制备方法为：先在搅拌的条件下往0.5mol/L  Fe(NO3)3溶液中加入2.0mol/L NaOH溶液直至体系pH为12.3，然后 在70℃下恒温老化48h，所得沉淀用水冲洗至出水为中性，干燥后 研磨过50目筛得到针铁矿；
所述的质子化壳聚糖的制备方法为：先将脱乙酰度为80.0％～ 95.0％的壳聚糖投加于0.1mol/L HCl溶液中浸泡1h，浸泡过程中用1 mol/L HCl溶液调节体系pH为5.5，然后于105℃恒温干燥箱中干燥 24h得到片状质子化壳聚糖，剪碎研磨过50目筛得到；
采用所述的重金属固化剂修复钒矿污染土壤的方法：将污染土壤 深耕20cm，按钒矿污染土壤质量的2％施用固化剂并耙匀，在深耕 耙匀的过程中浇洒钒矿污染土壤质量的10％水分，在养护时浇水频率 为隔天一次，以促进重金属固化剂与钒矿污染土壤的混合，熟化时间 为2周。
本实施例的效果：熟化2周后土壤中V的毒性浸出量(醋酸缓冲 溶液法)从304.13mg/kg降低至38.62mg/kg，降低比例达到87.3％； Mn的毒性浸出量从25.67mg/kg降低至21.08mg/kg，降低比例为 17.9％；Cu的毒性浸出量从46.75mg/kg降低至9.30mg/kg，降低比 例为80.1％；Zn的毒性浸出量从15.30mg/kg降低至12.82mg/kg，降 低比例为16.2％。