一種吸附處理土壤中重金屬鎘的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吸附處理土壤重金屬鎘的方法，先制備海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球，然后將海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球和鎘污染土壤按照每1kg土壤濕重加入0.4～1.5kg微球的比例混合，并充分?jǐn)嚢?，微球在土壤中吸?2～48h后，將土壤和微球的混合物通過20目篩進(jìn)行分離，吸附有重金屬鎘的微球進(jìn)行回收處理，吸附治理后的土壤進(jìn)行回填。經(jīng)該方法處理后，污染土壤中的重金屬鎘去除率達(dá)83％。該方法見效快，操作簡便，處理成本低廉，無二次污染，為土壤重金屬阻控提供了全新的技術(shù)選擇。
【專利說明】-種吸附處理土壤中重金屬鎘的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吸附處理土壤中重金屬鎘的方法，適用于各類重金屬鎘污染土壤 的修復(fù)，屬于污染生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鎘是冶金、金屬加工、電鍍、制革、油漆、顏料等行業(yè)常用的基本原料，在上述 行業(yè)的生存過程中會產(chǎn)生大量的含鎘廢氣、廢水和廢渣，這些廢物中的絕大部分在環(huán)境中 遷移后，最終沉積到土壤中，破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的土壤污染問題。張小敏，張秀英，鐘 太洋和江洪在環(huán)境科學(xué)期刊上發(fā)表了題為《中國農(nóng)田土壤重金屬富集狀況及其空間分布研 究》，2014年第35卷第2期，第692-702頁，該文獻(xiàn)報(bào)道了我國除臺灣、香港、澳門和海南省 除外的直轄市、省和自治區(qū)等行政區(qū)土壤中鎘、鎘、銅、鉛、鋅等重金屬的背景值，重金屬鎘 在土壤中的含量僅次于鋅的含量，除福建省土壤中的鎘含量略低，為14. Omg/kg 土壤，其余 行政區(qū)的鎘含量在41. 4?95. 9mg/kg 土壤不等。鎘作為一種廣泛存在于土壤中的重金屬， 無論六價(jià)鎘還是三價(jià)鎘，在過量攝入的情況下，均對人體有致畸致癌作用。世界各國普遍將 鎘列為重點(diǎn)防治對象。
[0003] 現(xiàn)階段，化學(xué)還原法，化學(xué)清洗法，電修復(fù)法等是常見的鎘污染土壤的物理化學(xué)修 復(fù)方法。其中，化學(xué)還原法是利用鐵屑、硫酸亞鐵或其他還原劑將土壤中有毒的六價(jià)鎘還原 為三價(jià)鎘，該方法的局限在于無法對土壤顆粒內(nèi)部的六價(jià)鎘進(jìn)行還原；化學(xué)清洗法是利用 水力壓頭清洗將鎘從土壤中洗脫，再對含鎘清洗液進(jìn)行處理，由于清洗過程中往往需要加 入其他化學(xué)試劑從而易造成二次污染；電修復(fù)法主要是在鎘污染土壤兩端加上低壓直流電 場，利用電場的遷移力，將鎘遷移至電極附近，實(shí)現(xiàn)對鎘從土壤的分離，該方法受土壤pH影 響較大，存在一定局限性。生物修復(fù)主要是指植物固定、植物萃取、植物揮發(fā)以及微生物修 復(fù)等方法。此類方法的修復(fù)周期長，并存在對地力要求高和對污染濃度敏感等缺陷。因此， 十分有必要研究和開發(fā)新型高效、環(huán)境友好、成本低廉的土壤中重金屬鎘阻控技術(shù)手段，這 對于降低鎘對生態(tài)環(huán)境和生物體健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種吸附處理土壤重金屬鎘的方法， 該方法從根本上解決了現(xiàn)有重金屬污染土壤治理技術(shù)存在的治理成本高、工程量大、易造 成二次污染和治理周期長等不足，具有環(huán)境友好、工藝流程簡單、修復(fù)成本低廉等特點(diǎn)，能 夠?yàn)橐枣k為代表污染物污染的土壤修復(fù)提供新的技術(shù)支持。
[0005] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0006] -種吸附處理土壤中重金屬鎘的方法，所述方法為：將海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉溶 于去離子水中，配制成海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液，其中海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉所占 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%和10%，將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液轉(zhuǎn)移至與注射器泵連接 的注射器中，通過注射器將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液滴加至質(zhì)量分?jǐn)?shù)10 %的氯化鈣 溶液中，制備所得的微球過濾、洗滌、干燥，制得海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球；
[0007] 將制備所得海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球與鎘污染土壤按照每1kg 土壤濕重加入 0. 4?1. 5kg微球的比例混合，并充分?jǐn)嚢杌靹?，使微球在土壤中均勻分布，微球與土壤中 的重金屬鎘充分接觸并對其進(jìn)行吸附固定，微球在土壤中吸附12?48h后，將土壤和微球 的混合物通過20目篩分離，吸附有重金屬鎘的微球進(jìn)行回收處理，吸附治理后的土壤進(jìn)行 回填。
[0008] 本發(fā)明所制得的海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球?yàn)橐?guī)則球狀，粒徑約為500 μ m。
[0009] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0010] (1)本發(fā)明提供的方法工藝流程簡單，易于實(shí)現(xiàn)和操作，方法見效快速且效果持 久，可以從根本上實(shí)現(xiàn)對以鎘為代表污染物污染土壤的修復(fù)。吸附有重金屬鎘的微球可回 收利用，無二次污染。本發(fā)明實(shí)施例數(shù)據(jù)表明，利用本發(fā)明的方法處理鎘污染土壤，能夠獲 得良好的鎘去除率，達(dá)83%。
[0011] (2)本發(fā)明中所用的海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球，其制備原材料為海藻酸鈉、聚丙 烯酸鈉、氯化鈣和去離子水，均不會對環(huán)境造成污染；制備所得的海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微 球的pH值為7?8,不會對土壤結(jié)構(gòu)造成破壞；此外，在制備該海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球 所需成本低，制備效率高。
[0012] (3)本發(fā)明提供的方法適用于各種不同類型的重金屬鎘污染土壤的修復(fù)，應(yīng)用范 圍廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的吸附處理土壤中重金屬鎘的方法的工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 將海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉粉末于30?50°C水浴中溶于去離子水，配制成海藻酸 鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液，所述的海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液中海藻酸鈉和聚丙烯酸 鈉所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%和10%，去離子水占混合溶液質(zhì)量的85%。接著，將氯化鈣 溶于去離子水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)10 %的氯化鈣溶液。將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液 轉(zhuǎn)移至注射器中，通過注射器將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液逐滴加入氯化鈣溶液中。 制備所得微球過濾、去離子水洗滌后于l〇5°C烘箱中烘干，制得海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微 球。隨后，將制備所得的海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球和鎘污染土壤按照0. 4kg微球/kg 土 壤（濕重）的比例混合并充分?jǐn)嚢?，使微球在污染土壤中均勻分布，微球與土壤中的重金屬 鎘充分接觸并對其進(jìn)行吸附固定。微球在土壤中吸附24h后，將土壤和微球混合物通過20 目不銹鋼篩進(jìn)行分離，吸附有重金屬鎘的微球進(jìn)行回收，測定處理前土壤中鎘的平均含量 為24. 2mg/kg，處理后的土壤中鎘含量為4. lmg/kg，結(jié)果表明，利用本發(fā)明的方法能夠獲得 良好的鎘去除率，達(dá)到83%。吸附處理后的土壤進(jìn)行回填。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] 將海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉粉末于30?50°C水浴中溶于去離子水，配制成海藻酸 鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液，所述的海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液中海藻酸鈉和聚丙烯酸 鈉所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%和10%，去離子水占混合溶液質(zhì)量的85%。接著，將氯化鈣溶 于去離子水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)10 %的氯化鈣溶液。將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液轉(zhuǎn) 移至注射器中，通過注射器將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液逐滴加入氯化鈣溶液中。制 備所得微球過濾、去離子水洗滌后于l〇5°C烘箱中烘干，制得海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球。 隨后，將制備所得的海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球和鎘污染土壤按照lkg微球/kg 土壤（濕 重）的比例混合并充分?jǐn)嚢?，使微球在污染土壤中均勻分布，微球與土壤中的重金屬鎘充 分接觸并對其進(jìn)行吸附固定。微球在土壤中吸附24h后，將土壤和微球混合物通過20目 不銹鋼篩進(jìn)行分離，吸附有重金屬鎘的微球進(jìn)行回收，測定處理前土壤中鎘的平均含量為 25. 5mg/kg，處理后的土壤中鎘含量為4. 6mg/kg，結(jié)果表明，利用本發(fā)明的方法能夠獲得良 好的鎘去除率，達(dá)到82%。吸附處理后的土壤進(jìn)行回填。
[0019] 本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保 護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域 技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1. 一種吸附處理土壤中重金屬鎘的方法，其特征在于所述方法為：將海藻酸鈉和聚丙 烯酸鈉溶于去離子水中，配制成海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液，其中海藻酸鈉和聚丙烯 酸鈉所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%和10 %，將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液轉(zhuǎn)移至與注射 器泵連接的注射器中，通過注射器將海藻酸鈉-聚丙烯酸鈉混合溶液滴加至質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 的氯化鈣溶液中，制備所得的微球過濾、洗滌、干燥，制得海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球； 將制備所得海藻酸鈣-聚丙烯酸鈉微球與鎘污染土壤按照每lkg 土壤濕重加入0. 4? 1. 5kg微球的比例混合，并充分?jǐn)嚢杌靹?，微球在土壤中吸?2?48h后，將土壤和微球的 混合物通過20目篩分離，吸附有重金屬鎘的微球進(jìn)行回收處理，吸附治理后的土壤進(jìn)行回 填。
【文檔編號】B09C1/00GK104056849SQ201410176152
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】張杭君, 董鳴, 李文兵, 周根娣, 賈秀英 申請人:杭州師范大學(xué)