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1、10申请公布号CN104056850A43申请公布日20140924CN104056850A21申请号201410193407022申请日20140508B09C1/0020060171申请人杭州师范大学地址310036浙江省杭州市下沙高教园区学林街16号72发明人张杭君周根娣董鸣李文兵74专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201代理人黄美娟王晓普54发明名称一种土壤重金属镉吸附板及其应用57摘要本发明提供一种土壤重金属镉吸附板及其制备方法和应用，利用海藻酸钠和改性玉米芯配置不同浓度的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液，然后环形筒状模具中，按照玉米芯浓度从高到低，分别加入内层圆形内腔、中间层环形。
2、内腔、外层环形内腔，三个内腔的底面内表面或模具顶盖的内表面垂直于模具底平面方向均匀布置有多根与中轴相互平行的柱子，注满模具后盖上模具顶盖，将模具于冷却定型，脱模制得海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板。本发明还提供利用所述方法制得的吸附板在吸附土壤重金属镉中的应用。本发明方法见效快，操作简便，处理成本低廉，无二次污染且对土壤中各浓度镉均具有明显的吸附固定效果，为重金属镉污染土壤的修复提供新的技术方法。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104056850ACN104056850A1/1页21一种。
3、土壤重金属镉吸附板的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤1新鲜玉米芯粉碎成小颗粒，所得玉米芯颗粒烘干后加入13MOL/L的磷酸中，搅拌混匀后于7080条件下改性23小时，过滤、滤饼烘干得到改性玉米芯颗粒；2按照改性玉米芯颗粒海藻酸钠的质量比为15称取原料，海藻酸钠先加入去离子水中混匀，再加入改性玉米芯颗粒，搅拌混匀，制成固含量2030的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A；3按照改性玉米芯颗粒海藻酸钠的质量比分别为120和150称取原料，按照步骤2的方法分别制成固含量2030的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液B、C；4将海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A、B、C加入到环形筒状模具中，所述模具包括圆形底面、三个同轴并。
4、与底面密封连接的圆筒，所述三个圆筒的中轴与底面垂直，模具通过三个圆筒和底面从内到外形成三个中空内腔，分别为内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔，所述三个内腔的底面内表面或模具顶盖的内表面垂直于模具底平面方向均匀布置有多根与中轴相互平行的柱子，将海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A加入内层圆形内腔、海藻酸钠玉米芯混合凝胶液B加入中间层环形内腔、海藻酸钠玉米芯混合凝胶液C加入外层环形内腔，注满模具后盖上模具顶盖，将模具于20温度下冷却定型，脱模制得海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板。2如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1中的磷酸为1MOL/L的磷酸。3如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1中，。
5、所述磷酸的用量为每100ML磷酸中加入10G烘干后的玉米芯颗粒。4如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4中，所述模具三个圆筒的底面内径由内向外依次变大，内径比为1132153。5如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4中，所述模具内柱子的高度为模具内腔的高度，模具内凝胶液的高度不高于柱子的高度。6如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4中，所述柱子的平面密度为110根/100CM2。7如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4中，所述模具包括圆形底面、三个同轴并与底面密封连接的圆筒，所述三个圆筒的中轴与底面垂直，三个圆筒的内径由内向外依次为20CM、30CM、35CM，圆筒厚度。
6、051CM，模具内腔高度2CM；模具通过三个圆筒和底面从内到外形成三个中空内腔，分别为内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔；模具的顶盖为圆形顶盖，直径36CM，顶盖内表面垂直于模具底平面方向均匀上均匀分布着30根圆柱柱子，柱子与中轴相互平行，柱子直径1CM，顶盖上柱子的分布对应内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔各10根，柱长2CM。8如权利要求17之一所述的方法制得的海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板。9如权利要求8所述的海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板在吸附固定土壤中重金属镉中的应用。10如权利要求9所述的应用，其特征在于所述应用的方法为将海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板水平铺设于镉污染土壤。
7、中，铺设深度为530CM，吸附时间为37天，吸附处理后吸附有重金属镉的环形多孔吸附板从土壤中取出回收处理，吸附处理后的土壤进行回填。权利要求书CN104056850A1/4页3一种土壤重金属镉吸附板及其应用技术领域0001本发明涉及一种土壤重金属镉吸附板及其应用，具体属于污染生态修复技术领域。背景技术0002重金属镉是毒性最大的重金属元素之一，并且具有良好的水溶性，易对水体和土壤环境造成严重污染。镉可以通过空气、水和食物等途径在进入人体，并在人体中蓄积。重金属镉主要蓄积在肾脏，严重破坏泌尿系统的功能；镉还能对骨质中的钙进行取代，使骨质酥松，关节疼痛。上世纪发生在日本的“八大公害”事件之一，骨痛。
8、病的元凶就是重金属镉。0003土壤作为环境要素的重要组成部分，承载了环境中约90的来自各方面的污染物。环境中的重金属镉自然也无法避免的在土壤中大量存在。20世纪90年代初，我国镉污染耕地面积达到13104公顷，土壤镉含量为25230MG/KG。我国的土壤镉污染涉及11个省市的25个地区，每年生产镉米51109公斤。在浙江的遂昌县和温州地区相继出现镉中毒事件，上述两地的糙米中镉含量分别达到117MG/KG和130MG/KG。控制和削减土壤中尤其是耕地中重金属镉的含量对于保障农产品安全和人群健康显得尤为重要。0004目前，镉污染土壤的修复技术主要包括化学调控、工程治理和生物修复等方面的技术手段。化。
9、学调控即向土壤中施用改良剂降低土壤中镉的水溶性、扩散性和生物有效性，减弱镉的毒害作用。此方法仅对镉污染不严重的土壤可获得较好的治理效果，对于镉污染严重土壤的治理效果并不理想，并且易造成二次污染，因此存在一定的缺陷。工程治理主要是利用换土、淋洗等方法对土壤中的镉进行去除，该方法的局限在于工程量大、投资大、易改变土壤结构和性质等。生物修复方法主要是利用植物固定、萃取和挥发作用对土壤中的镉进行吸收，这类方法的治理效果往往受限于植物的生物量和生长情况，存在一定局限性。0005玉米芯富含单宁等多羟基酚类化合物，可以对吸附环境中的重金属。专利“一种重金属生物质反应器”专利号CN2013103536872和。
10、“一种废水中重金属离子吸附剂及吸附工艺”专利号CN2012100163620中使用了玉米芯作为重金属吸附剂，上述二者未能解决重金属污染土壤的修复问题，专利“一种采用黑麦草修复污泥淋洗液重金属的方法”专利号CN2013101781969，“DTPA联合黑麦草修复污泥重金属的方法”专利号CN2013101782406使用了蛭石沸石玉米芯作为隔离层，并以DTPA螯合剂复合黑麦草的方法对污染土壤中的重金属进行修复，上述两种方法均需采用淋溶的方式淋洗土壤中的重金属，对地下水会造成污染，存在一定缺陷。因此，亟待研究和开发以玉米芯为原材料，并且具有高效环保、适用于各类型镉污染土壤修复特点的新技术方法。发明内。
11、容0006本发明的目的在于解决现有技术的不足，提出一种土壤重金属镉吸附板及其用于土壤重金属镉阻控的方法，该方法可弥补现有技术治理成本高、工程量大、治理周期长以及易造成二次污染等不足，具有高效环保、修复成本低、治理效果持久以及能适用于不同类型说明书CN104056850A2/4页4的镉污染土壤的修复等特点。0007为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下0008一种土壤重金属镉吸附板的制备方法，所述方法包括以下步骤00091新鲜玉米芯粉碎成小颗粒，所得玉米芯颗粒烘干后加入13MOL/L的磷酸优选1MOL/L的磷酸中，搅拌混匀后于7080条件下改性23小时，过滤、滤饼烘干得到改性玉米芯颗粒；001。
12、02按照改性玉米芯颗粒海藻酸钠的质量比为15称取原料，海藻酸钠先加入去离子水中混匀，再加入改性玉米芯颗粒，搅拌混匀，制成固含量2030的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A；00113按照改性玉米芯颗粒海藻酸钠的质量比分别为120和150称取原料，按照步骤2的方法分别制成固含量2030的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液B、C；00124将海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A、B、C加入到环形筒状模具中，所述模具包括圆形底面、三个同轴并与底面密封连接的圆筒，所述三个圆筒的中轴与底面垂直，模具通过三个圆筒和底面从内到外形成三个中空内腔，分别为内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔，所述三个内腔的底面内表面或模具顶盖的内表。
13、面垂直于模具底平面方向均匀布置有多根与中轴相互平行的柱子，将海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A加入内层圆形内腔、海藻酸钠玉米芯混合凝胶液B加入中间层环形内腔、海藻酸钠玉米芯混合凝胶液C加入外层环形内腔，注满模具后盖上模具顶盖，将模具于20温度下冷却定型通常冷却3060分钟，脱模制得海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板。0013所述步骤1中，新鲜玉米芯粉碎成小颗粒后过100目标准筛，得到玉米芯颗粒。0014所述步骤1中，所述玉米芯颗粒烘干是在100105下烘干至恒重，得到烘干后的玉米芯颗粒。0015所述步骤1中，所述磷酸的用量为每100ML磷酸中加入10G烘干后的玉米芯颗粒。0016所述步骤1中，滤饼烘干通常在。
14、6570下烘干，得到改性玉米芯颗粒。0017所述步骤2或3中，所述固含量2030，其中的固含量是指匀浆中海藻酸钠和改性玉米芯颗粒的质量占凝胶液的总质量的百分数。0018所述步骤2或3中，所述海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A、B、C的英文字母A、B、C仅用于区别指代不同步骤得到的凝胶液，不具备化学意义。0019所述步骤4中，所述模具由内向外的三个圆筒的底面内径依次变大，内径比通常为1132153，优选为115175。所述三个圆筒的厚度尺寸远小于其内径尺寸。所述内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔的底面面积比优选为1052052，更优选为112508。0020本发明所述模具包括圆形底面、三个同轴并。
15、与底面密封连接的圆筒，所述三个圆筒的中轴与底面垂直，模具通过三个圆筒和底面从内到外形成三个中空内腔，分别为内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔，所述三个内腔的底面内表面或模具顶盖的内表面垂直于模具底平面方向均匀布置有多根与中轴相互平行的柱子，所述柱子的形状可以为各种形状，如圆形、方形等。模具内凝胶液的高度均不高于柱子的最低高度。所述柱子的高度通常为模具内腔的高度。模具内腔的高度优选小于模具的平面尺寸直径。所述柱子的平说明书CN104056850A3/4页5面密度优选为110根/100CM2。所述模具顶盖为圆形顶盖，直径大于最外的圆筒的内径。0021进一步，优选所述筒状模具三个圆筒的内径由。
16、内向外依次为20CM、30CM、35CM，圆筒的厚度051CM，模具内腔高度2CM；模具的顶盖为圆形顶盖，直径36CM，模具的顶盖内表面上均匀分布着30根圆柱柱子，柱子直径1CM，顶盖上柱子的分布对应内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔各10根，柱长2CM。0022本发明还提供一种利用上述制备方法制备所得的海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板在吸附固定土壤中重金属镉中的应用，可用于吸附土壤中的重金属镉。0023具体的，所述应用的方法为将海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板水平铺设于镉污染土壤中，铺设深度吸附板上表面到土壤表面的垂直距离为530CM，吸附时间为37天，使改性玉米芯与土壤中的重金属镉充分接触。
17、并对镉加以吸附固定，吸附板对土壤中的镉吸附量达122MG/G。海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板优选可水平铺设13层，铺设2层以上时，层与层之间平行、交错排列，层间距为515CM。0024吸附处理后吸附有重金属镉的环形多孔吸附板从土壤中取出回收处理，吸附处理后的土壤进行回填。0025本发明的有益效果体现在00261本发明中的海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板所用原材料为海藻酸钠和玉米芯，所用材料均为环境中常见物质，材料简单易得，大大降低了治理成本，并且不会对环境造成污染，具有环境和经济双重效益。00272本发明所提供的海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板的制备效率高，环形吸附板的制备过程和重金属镉阻控方法的实施过。
18、程简单易于操作。00283本发明所提供的海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板吸附重金属镉的方法适用于各种类型和不同程度镉污染的土壤修复，见效快，操作简便，处理成本低廉，适用范围广，无二次污染且对土壤中各浓度镉均具有明显的吸附固定效果，为重金属镉污染土壤的修复提供了一种新的技术方法。附图说明0029图1海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板的俯视示意图。0030图2海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板在土壤中的铺设示意图。具体实施方式0031以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。0032实施例100331将新鲜玉米芯通过粉碎机粉碎成小颗粒，并过100目标准筛，所得玉米芯颗粒。
19、置于105下烘干至恒重。将烘干的玉米芯颗粒加入1MOL/L的磷酸中，每100ML磷酸中加入10G烘干后的玉米芯颗粒，搅拌混匀，于7080条件下改性2小时，过滤，滤饼于65下烘干，得到改性玉米芯颗粒；00342按改性玉米芯颗粒海藻酸钠质量比为15称取相应的改性玉米芯颗粒和海藻酸钠粉末；海藻酸钠先加入去离子水中混匀，再加入改性玉米芯颗粒，搅拌混匀，配制成说明书CN104056850A4/4页6固含量20的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A；00353按照改性玉米芯颗粒海藻酸钠的质量比分别为120和150称取原料，按照步骤2的方法分别制得固含量20的海藻酸钠玉米芯混合凝胶液B、C；00364将海藻酸钠玉米芯。
20、混合凝胶液A、B、C加入到环形筒状模具中，所述模具包括圆形底面、三个同轴并与底面密封连接的圆筒，所述三个圆筒的中轴与底面垂直，三个圆筒的内径由内向外依次为20CM、30CM、35CM，圆筒厚度05CM，模具内腔高度2CM；模具通过三个圆筒和底面从内到外形成三个中空内腔，分别为内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔；模具的顶盖为圆形顶盖，直径36CM，顶盖内表面垂直于模具底平面方向均匀上均匀分布着30根圆柱柱子，柱子与中轴相互平行，柱子直径1CM，顶盖上柱子的分布对应内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔各10根，柱长2CM；0037将海藻酸钠玉米芯混合凝胶液A加入内层圆形内腔、海藻酸钠。
21、玉米芯混合凝胶液B注入中间层环形内腔、海藻酸钠玉米芯混合凝胶液C加入外层环形内腔，注满模具后盖上模具顶盖，将模具于20温度下冷却30分钟，脱模制得海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板。0038将海藻酸钠玉米芯环形多孔吸附板水平铺设于镉污染的土壤表土层，铺设深度为530CM，铺设时间为37天，铺设时可水平铺设2层，层与层之间平行、交错排列，层间距为10CM，如图2所示。期间改性玉米芯与土壤中的重金属镉充分接触并对镉加以吸附固定。吸附7天后，测定吸附板中的镉含量采用原子吸收仪检测，吸附板对土壤重金属镉的吸附量单位质量吸附板上镉的含量平均达122MG/G。吸附处理后吸附有重金属镉的环形多孔吸附板从土壤中取出回收处理，吸附处理后的土壤进行回填。说明书CN104056850A1/1页7图1图2说明书附图CN104056850A。