一種修復(fù)銅離子超標(biāo)農(nóng)田土壤的水滑石復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤修復(fù)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種修復(fù)銅離子超標(biāo)農(nóng)田土壤的水滑石復(fù)合材料的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]土壤修復(fù)是使遭受污染的土壤恢復(fù)正常功能的技術(shù)措施。在土壤修復(fù)行業(yè)，已有的土壤修復(fù)技術(shù)達(dá)到一百多種，常用技術(shù)也有十多種，大致可分為物理、化學(xué)和生物三種方法。20世紀(jì)80年代以來，世界上許多國家特別是發(fā)達(dá)國家均制定并開展了污染土壤治理與修復(fù)計(jì)劃，因此也形成了一個(gè)新興的土壤修復(fù)行業(yè)。“高污染超標(biāo)率u‘萬億級規(guī)模市場u‘復(fù)雜的系統(tǒng)工程” “發(fā)展初期的新興行業(yè)”，中國土壤污染防治正貼著這些標(biāo)簽步入聯(lián)合國首個(gè)“國際土壤年”。根據(jù)2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，中國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，全國土壤污染超標(biāo)率達(dá)16.1%，在工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出的同時(shí)，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量更加堪憂。面對土壤污染的嚴(yán)峻局面，國家立法速度明顯加快。環(huán)保部除了在新《環(huán)境保護(hù)法》中增加了土壤修復(fù)的內(nèi)容外，日前又公布了新的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》，《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡稱“土十條”)的制定實(shí)施也被提上日程。土壤大范圍污染超標(biāo)加上國家立法的推動(dòng)，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)將催生萬億級土壤修復(fù)市場。然而受制于技術(shù)、資金、商業(yè)模式等多重壁皇，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)想在短時(shí)間內(nèi)做大比較困難。
[0004]甘蔗是制糖的主要原料之一。經(jīng)過榨糖之后剩下的甘蔗渣，約有50%的纖維可以用來造紙。不過，其中尚有部分蔗髓(髓細(xì)胞)沒有交織力，制漿過程前應(yīng)予除去。甘蔗渣纖維長度約為0.65-2.17mm，寬度是21~28μπι。其纖維形態(tài)雖然比不上木材和竹子，但是比稻、麥草纖維則略勝一籌。漿料可以配入部分木漿后，抄制膠版印刷紙、水泥袋紙等。
[0005]本發(fā)明的創(chuàng)造性在于:(1)水滑石復(fù)合材料是一種新型土壤修復(fù)材料，有望成為廢棄物資源化利用的典范；(2)用氰基丙烯酸乙酯將改性水滑石固定至甘蔗渣中，制備甘蔗渣水滑石復(fù)合材料的工藝未見文獻(xiàn)報(bào)道；(3)無論與水滑石相比，還是甘蔗渣相比，復(fù)合材料的物理形態(tài)、成分結(jié)構(gòu)、銅離子吸附、回收再生等性能均具備突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明屬于土壤修復(fù)材料領(lǐng)域，涉及一種修復(fù)銅離子超標(biāo)農(nóng)田土壤的水滑石復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性水滑石復(fù)合到氨化甘蔗渣的孔道中，具體工藝包括甘蔗渣洗凈、氨化、水滑石改性以及復(fù)合材料制備等。本發(fā)明制備的甘蔗渣水滑石復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)用氰基丙烯酸乙酯將水滑石固定至甘蔗渣中，既能發(fā)揮甘蔗渣密度輕、比表面積大的特性，又能利用了改性水滑石對重金屬銅離子吸附能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；(2)與水滑石粉體相比，復(fù)合材料避免了水滑石粉體團(tuán)聚結(jié)塊、銅離子吸附力降低的問題，又能避免吸附銅離子的水滑石難以回收，引發(fā)土壤二次污染的問題；(3)與甘蔗渣相比，土壤修復(fù)材料大幅度的提高了銅離子飽和吸附量。本發(fā)明制備的土壤修復(fù)材料將銅離子的吸附量提升至187.5mg/g，可用于重金屬超標(biāo)農(nóng)田的修復(fù)，市場前景廣闊。
[0008]本發(fā)明提出的甘蔗渣水滑石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:
1)清潔甘蔗渣:將甘蔗渣漂洗、烘干；
2)甘蔗渣氨化:將清潔后的甘蔗渣置于氨化溶液中，于50°C放置10分鐘，漂洗、烘干；其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為:硝酸銨濃度5~10g/L，硫酸銨濃度5~10g/L，尿素濃度5~10g/L，氯化鈣濃度5~10g/L ;
3)水滑石改性:將水滑石置于十二烷基磺酸鈉/醋酸銨混合水溶液中，攪拌I小時(shí)，過濾，于100°C干燥I小時(shí)，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的水滑石；其中水滑石與十二烷基磺酸鈉/醋酸銨混合水溶液的料/液比為1/5~1/10 g/ mL ;其中十二烷基磺酸鈉/醋酸銨混合水溶液中十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5~10%，醋酸銨的質(zhì)量濃度為5~10% ;
4)復(fù)合材料制備:將氰基丙烯酸乙酯溶于四氫呋喃中，依次加入氨化甘蔗渣及改性水滑石，攪拌2小時(shí)，將混合物置于模具中，于50~10(TC干燥5小時(shí)，得甘蔗渣水滑石復(fù)合材料；其中各種物料的重量比為:氨化甘蔗渣/改性水滑石/氰基十二烷基磺酸鈉乙酯/四氫呋喃=3/1/2/4。
[0009]將甘蔗渣水滑石復(fù)合材料與銅離子污染土壤混合，修復(fù)材料與污染土壤的重量比為1/10，調(diào)節(jié)土壤相對濕度為60%，pH值為5~6，于25°C吸附72小時(shí)，污染土壤中銅離子的濃度為30g/Kg，吸附完畢，取出甘蔗渣水滑石復(fù)合材料，用能量色散X射線熒光光譜儀檢測土壤修復(fù)材料中的銅離子量。
[0010]將上述吸附銅離子的復(fù)合材料置于濃度為0.2M的醋酸銨水溶液中5小時(shí)，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的甘蔗渣水滑石復(fù)合材料；再將上述再生材料置于銅離子污染土壤中，進(jìn)行銅離子吸附。如此多個(gè)循環(huán)，直至再生材料的銅離子吸附量小于初次吸附量的70%。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例1
將甘蔗渣用自來水洗凈，烘干。
[0013]將硝酸銨、硫酸銨、尿素、氯化鈣溶于去離子水中，硝酸銨濃度為5g/L，硫酸銨濃度為5g/L，尿素濃度為5g/L，氯化鈣濃度為5g/L，得氨化溶液。
[0014]將50g洗凈的甘蔗渣置于500mL氨化溶液中，于50°C放置10分鐘，漂洗、烘干，得氨化的甘蔗渣。
[0015]將十二烷基磺酸鈉、醋酸銨溶于去離子水中，十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5%，醋酸銨的質(zhì)量濃度為5%，得十二烷基磺酸鈉/醋酸銨混合水溶液。
[0016]將10g水滑石置于500mL十二烷基磺酸鈉/醋酸銨混合水溶液中，攪拌I小時(shí)，過濾，于100°C干燥I小時(shí)，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的水滑石。
[0017]將20g氰基丙烯酸乙酯溶于40g四氫呋喃中，依次加入30g氨化甘蔗渣及1g改性水滑石，攪拌2小時(shí)，將混合物置于模具中，于50°C干燥5小時(shí)，得甘蔗渣水滑石復(fù)合材料。
[0018]將Ig甘蔗渣水滑石復(fù)合材料與1g銅離子污染土壤混合，調(diào)節(jié)土壤相對濕度為60%，pH值為5~6，于25°C吸附72小時(shí)，污染土壤中銅離子的濃度為30g/Kg，吸附完畢，取出甘蔗渣水滑石復(fù)合材料，用能量色散X射線熒光光譜儀檢測土壤修復(fù)材料中的銅離子量為164.lmg/g0
[0019]上述吸附銅離子的土壤修復(fù)材料置于濃度為0.2M的醋酸銨水溶液中5小時(shí)，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的甘蔗渣水滑石復(fù)合材料；再將上述再生材料置于銅離子污染土壤中，進(jìn)行銅離子吸附。如此6個(gè)循環(huán)，直至再生材料的銅離子吸附量小于初次吸附量的70%。
[0020]
實(shí)施例2
將甘蔗渣用自來水洗凈，烘干。
[0021]將硝酸銨、硫酸銨、尿素、氯化鈣溶于去離子水中，硝酸銨濃度為10g/L，硫酸銨濃度為10g/L，尿素濃度為10g/L，氯化鈣濃度為10g/L，得氨化溶液。
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