本發(fā)明涉及重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。土壤是人類賴以生存的自然資源之一，是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類獲取食物和其他再生資源的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著工業(yè)化發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，重金屬污染已經(jīng)成為一個(gè)危害全球環(huán)境質(zhì)量的主要問題。重金屬元素是一種潛在的污染物，很難被土壤微生物降解。目前，我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的總體特征是污染的程度逐步加劇，污染的面積逐年擴(kuò)大，污染源呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對土壤重金屬污染的常規(guī)修復(fù)手段包括固化、淋洗、水泥窯協(xié)同處置、植物修復(fù)等技術(shù)措施。其中，固化、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)能耗大、成本高；淋洗技術(shù)要消耗大量淋洗劑，且淋洗不當(dāng)易形成二次污染；植物修復(fù)雖環(huán)境友好不存在二次污染，成本較低，但處理時(shí)間較長，修復(fù)效率相對低下。針對上述土壤重金屬修復(fù)技術(shù)均存在各自缺陷性，通過一定吸附材料對土壤中重金屬進(jìn)行去除成為重金屬污染土壤修復(fù)研究方向之一。為此，本發(fā)明提出了一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料及其制備方法。

本發(fā)明提供一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，包括坡縷石；

所述坡縷石包括56.96%的sio2，23.83%的mg、al、fe和o，19.21%的結(jié)晶水。

優(yōu)選地，所述mg、al、fe和o的質(zhì)量比為：2.5～4：3～5：3.2～5.8：1～1.3。

本發(fā)明還提供一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

s1、將坡縷石原料置于105～135℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過80～120目篩，得坡縷石粉a；

s2、將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為4～8%的鹽酸溶液中，以360～480r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合1.5～2.5h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置20～30h，經(jīng)過濾器過濾后置于76～88℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫280～350℃下，焙燒3～5h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得到所述權(quán)利要求1所述的黏土礦物吸附材料。

優(yōu)選地，所述步驟s2中鹽酸溶液的加入量為坡縷石粉a量的2.2～3.5倍。

優(yōu)選地，所述步驟s3中過濾器的過濾精度為130～175目。

優(yōu)選地，所述步驟s4中的焙燒溫度為320℃，焙燒時(shí)間為4h。

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料及其制備方法，由坡縷石原料經(jīng)烘干、粉碎、鹽酸處理、過濾、烘干、焙燒等工序處理得到，所得黏土礦物吸附材料吸附能力強(qiáng)，對土壤中的重金屬具有一定鈍化修復(fù)能力，可有效降低土壤中重金屬有效態(tài)含量，且隨著黏土礦物吸附材料添加量的增加，鈍化修復(fù)效果也隨之提高，本發(fā)明提出的黏土礦物吸附材料，其制備方法簡單，制備成本低，所得黏土礦物吸附材料用于修復(fù)重金屬污染土壤，處理時(shí)間短，修復(fù)效率高，修復(fù)成本低，且不會(huì)對環(huán)境及土壤造成任何污染，值得推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，及未經(jīng)處理的坡縷石原礦對水中銅離子的吸附效應(yīng)試驗(yàn)的結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，包括坡縷石；

所述坡縷石包括56.96%的sio2，23.83%的mg、al、fe和o，19.21%的結(jié)晶水。

該黏土礦物吸附材料主要成分為坡縷石，該坡縷石優(yōu)選自甘肅白銀。

優(yōu)選地，所述mg、al、fe和o的質(zhì)量比為：2.5～4：3～5：3.2～5.8：1～1.3。

坡縷石是一種用于化工、農(nóng)藥、國防、醫(yī)藥、建材、輕紡等行業(yè)的重要物質(zhì)，具有很大的比表面積和吸附能力，具有良好的流變性和催化性能，還具有理想的膠體性能和耐熱性能。

本發(fā)明還提供一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

s1、將坡縷石原料置于105～135℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過80～120目篩，得坡縷石粉a；

s2、將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為4～8%的鹽酸溶液中，以360～480r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合1.5～2.5h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置20～30h，經(jīng)過濾器過濾后置于76～88℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫280～350℃下，焙燒3～5h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得到所述權(quán)利要求1所述的黏土礦物吸附材料。

優(yōu)選地，所述步驟s2中鹽酸溶液的加入量為坡縷石粉a量的2.2～3.5倍。

優(yōu)選地，所述步驟s3中過濾器的過濾精度為130～175目。

優(yōu)選地，所述步驟s4中的焙燒溫度為320℃，焙燒時(shí)間為4h。

通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明：

本發(fā)明一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料制備方法，包括以下步驟：

s1、將坡縷石原料置于125℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過85目篩，得坡縷石粉a；

s2、將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為6.5%的鹽酸溶液中，鹽酸溶液的加入量為坡縷石粉a量的2.5倍，以420r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合2.1h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置22h，經(jīng)過濾器過濾后置于838℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，過濾器的過濾精度為150目，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫320℃下，焙燒4h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得到黏土礦物吸附材料。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

實(shí)施例一

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，所述黏土礦物吸附材料的主要成分為坡縷石，所述坡縷石中sio2占56.96%，mg、al、fe、o共占23.83%，其余19.21%為結(jié)晶水，其中mg、al、fe和o的質(zhì)量比為4:5:5.8:1.3；

其制備方法，包括以下步驟：

s1、將購自甘肅白銀的坡縷石原料置于135℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過120目篩，得坡縷石粉a；

s2、按料液比1:3.5，將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為8%的鹽酸溶液中，以480r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合2.5h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置30h，經(jīng)過濾精度為175目的過濾器過濾后置于88℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫350℃下，焙燒5h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得黏土礦物吸附材料。

實(shí)施例二

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，所述黏土礦物吸附材料的主要成分為坡縷石，所述坡縷石中sio2占56.96%，mg、al、fe、o共占23.83%，其余19.21%為結(jié)晶水，其中mg、al、fe和o的質(zhì)量比為2.5:3:3.2:1；

其制備方法，包括以下步驟：

s1、將購自甘肅白銀的坡縷石原料置于105℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過120目篩，得坡縷石粉a；

s2、按料液比1:2.2，將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為4%的鹽酸溶液中，以360r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合1.5h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置20h，經(jīng)過濾精度為130目的過濾器過濾后置于76℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫280℃下，焙燒3h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得黏土礦物吸附材料。

實(shí)施例三

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，所述黏土礦物吸附材料的主要成分為坡縷石，所述坡縷石中sio2占56.96%，mg、al、fe、o共占23.83%，其余19.21%為結(jié)晶水，其中mg、al、fe和o的質(zhì)量比為3.8:4.5:3.5.4:1.2；

其制備方法，包括以下步驟：

s1、將購自甘肅白銀的坡縷石原料置于120℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過100目篩，得坡縷石粉a；

s2、按料液比1:2.8，將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為6%的鹽酸溶液中，以420r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合2h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置25h，經(jīng)過濾精度為155目的過濾器過濾后置于82℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫320℃下，焙燒4h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得黏土礦物吸附材料。

實(shí)施例四

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，所述黏土礦物吸附材料的主要成分為坡縷石，所述坡縷石中sio2占56.96%，mg、al、fe、o共占23.83%，其余19.21%為結(jié)晶水，其中mg、al、fe和o的質(zhì)量比為2.8:3.5:3.8:1.1；

其制備方法，包括以下步驟：

s1、將購自甘肅白銀的坡縷石原料置于130℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過110目篩，得坡縷石粉a；

s2、按料液比1:3.2，將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為7%的鹽酸溶液中，以440r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合2.2h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置28h，經(jīng)過濾精度為165目過濾器過濾后置于84℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫340℃下，焙燒3.5h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得黏土礦物吸附材料。

實(shí)施例五

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，所述黏土礦物吸附材料的主要成分為坡縷石，所述坡縷石中sio2占56.96%，mg、al、fe、o共占23.83%，其余19.21%為結(jié)晶水，其中mg、al、fe和o的質(zhì)量比為3.5:4:4.5:1.2；

其制備方法，包括以下步驟：

s1、將購自甘肅白銀的坡縷石原料置于110℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過90目篩，得坡縷石粉a；

s2、按料液比1:2.5，將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為4～8%的鹽酸溶液中，以380r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合1.8h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置22h，經(jīng)過濾精度為140目過濾器過濾后置于80℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫300℃下，焙燒4.5h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得黏土礦物吸附材料。

實(shí)施例六

本發(fā)明提出的一種修復(fù)重金屬污染土壤的黏土礦物吸附材料，所述黏土礦物吸附材料的主要成分為坡縷石，所述坡縷石中sio2占56.96%，mg、al、fe、o共占23.83%，其余19.21%為結(jié)晶水，其中mg、al、fe和o的質(zhì)量比為4:3:5.8:1；

其制備方法，包括以下步驟：

s1、將購自甘肅白銀的坡縷石原料置于125℃的循環(huán)熱風(fēng)下烘干至恒重，將烘干后的坡縷石原料置于粉碎機(jī)中，充分粉碎后過100目篩，得坡縷石粉a；

s2、按料液比1:3，將步驟s1中所得的坡縷石粉a加入至濃度為6%的鹽酸溶液中，以400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合1.5h，得混合料b；

s3、將步驟s2中所得的混合料b靜置30h，經(jīng)過濾精度為150目過濾器過濾后置于85℃的烘干箱內(nèi)烘干至恒重，得干燥粉末c；

s4、將步驟s3中所得的干燥粉末c轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在高溫300℃下，焙燒5h，完成焙燒后，取出所需自然冷卻至室溫即得黏土礦物吸附材料。

將本發(fā)明實(shí)施例一中制備的黏土礦物吸附材料與未經(jīng)處理的坡縷石原礦分別用于吸附水中的銅離子，設(shè)計(jì)對水中銅離子的吸附效應(yīng)試驗(yàn)如下：

分別取制備的黏土礦物吸附材料、未經(jīng)處理的坡縷石原礦各5g加入至500ml銅含量1000mg/l的錐形瓶內(nèi)，150rpm持續(xù)振蕩90min，每10min取10ml溶液離心分離，取上清液測定銅含量，進(jìn)而推算出兩種吸附材料的銅吸附量，進(jìn)而獲得吸附飽和時(shí)間及最大吸附量；每組處理設(shè)3個(gè)平行。檢測結(jié)果整理見圖1。

試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種吸附材料均在振蕩40min后達(dá)到吸附飽和；其中本發(fā)明實(shí)施例一中制備的黏土礦物吸附材料的最大吸附量平均為42.6mg/g，而未經(jīng)處理的坡縷石原礦最大吸附量為27.1mg/g；由此可見，本發(fā)明實(shí)施例一中制備的黏土礦物吸附材料較未經(jīng)處理的坡縷石原礦吸附能力提升57.2%。

將本發(fā)明實(shí)施例一中制備的黏土礦物吸附材料用于修復(fù)被銅、鎘污染土壤，設(shè)計(jì)對銅、鎘污染土壤的修復(fù)效應(yīng)試驗(yàn)如下：

供試土壤采自某電子垃圾拆解場地，銅、鎘有效態(tài)含量分別為235mg/kg和0.516mg/kg；采用盆栽實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行修復(fù)效應(yīng)試驗(yàn)研究，每盆供試用土量均為1kg；設(shè)置4組處理，黏土礦物吸附材料的添加量分別為0、5g、10g、20g，每組處理設(shè)置3個(gè)平行；將土壤與黏土礦物吸附材料攪拌混勻，控制含水率為25～30%，10d后對各處理樣品土壤中的銅、鎘有效態(tài)含量進(jìn)行檢測，得出如下結(jié)果：

由上表可知，本發(fā)明實(shí)施例一中制備的黏土礦物吸附材料，對土壤中的重金屬銅、鎘均具有一定鈍化修復(fù)能力；其中，有效銅鈍化率最高為62.34%，有效鎘鈍化率最高為86.01%；由此可見，本發(fā)明制備的黏土礦物吸附材料可有效降低土壤中重金屬有效態(tài)含量，且隨著黏土礦物吸附材料添加量的增加，鈍化修復(fù)效果也隨之提高。

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)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。