一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，其包含芯層，中間層，保護(hù)層，且土壤修復(fù)鈍化微膠囊由內(nèi)到外依次為芯層，中間層，保護(hù)層，芯層和保護(hù)層之間具有中間層；保護(hù)層設(shè)置微孔。本實(shí)用新型采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微膠囊材料，避免單一的粉體吸附劑的難以收集，耐化學(xué)穩(wěn)定性差等問題；同時(shí)通過采用碳酸鈣進(jìn)行表面保護(hù)層中的聚乙烯醇改性，并利用酸化對(duì)表面進(jìn)行刻蝕，使保護(hù)層中碳酸鈣溶膠，形成孔洞，提高微膠囊離子通道，利于土壤修復(fù)離子傳導(dǎo)以及溶液傳輸；應(yīng)用于環(huán)境土壤修復(fù)具有廣闊應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，是生命生存的基礎(chǔ)；但隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和城市化的快速發(fā)展，土壤正遭受不同程度的重金屬污染。，造成不少重金屬如鉛、鎘、銅、汞等重金屬進(jìn)入大氣、水和土壤中，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。土壤重金屬污染因其隱蔽性、不可逆性和長期性的特點(diǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在的巨大威脅，并通過食物鏈影響人體和動(dòng)物的健康。同時(shí)重金屬污染可以導(dǎo)致土壤肥力退化、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量降低和作物品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，重金屬污染的嚴(yán)重性，也逐漸為人類所認(rèn)識(shí)。因此尋找有效合理的方法治理和修復(fù)重金屬污染具有重要意義。
[0003]湖南省是全國糧食的主產(chǎn)區(qū)，自古便有“魚米之鄉(xiāng)”和“天下糧倉”的美譽(yù)，擔(dān)負(fù)著保障國家糧食安全的重大責(zé)任，但同時(shí)湖南省也是重金屬污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一，嚴(yán)重威脅了“湘米”的品質(zhì)，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦慕】翟斐闪司薮蟮奈：Α?br>[0004]目前重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、生物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)。物理修復(fù)主要包括農(nóng)業(yè)工程措施(換土及客土)，熱處理、玻璃化和電動(dòng)修復(fù)等。物理修復(fù)中對(duì)于微量超標(biāo)的重金屬農(nóng)田采用較多，但農(nóng)業(yè)工程措施適用于小面積污染土壤，由于涉及挖土和運(yùn)土，耗費(fèi)大量的人力、物力及財(cái)力，并且置換出來的土壤也須進(jìn)行治理，因而處理成本高、很難治理深度污染特別是污染物滲入至飽和層土壤及地下水的場合、破壞原土壤結(jié)構(gòu)及生態(tài)環(huán)境等。熱處理法能耗大，操作費(fèi)用高，且只適用于易揮發(fā)的污染物。玻璃化法成本較高，玻璃化后的土壤還要填埋，占地，浪費(fèi)資源。電動(dòng)法只適用于沙質(zhì)土壤，且成本較高。
[0005]生物修復(fù)法是利用生物(微生物、植物和動(dòng)物)的新陳代謝作用吸收去除土壤中的重金屬或使重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化，降低毒性，凈化土壤。微生物修復(fù)是一種新興的土壤修復(fù)手段，因其費(fèi)用高、選種難等特點(diǎn)還處在研究階段，植物修復(fù)法需要相當(dāng)長的時(shí)間(幾十年甚至幾百年)且存在植物的處理問題。
[0006]化學(xué)修復(fù)包括化學(xué)淋洗修復(fù)和原位化學(xué)固定修復(fù)。淋濾法需要添加表面活性劑等，產(chǎn)生大量的廢水，且污染廢水迀移后，存在污染地下水的危險(xiǎn)。
[0007]原位化學(xué)固定修復(fù)技術(shù)是目前研究最為熱點(diǎn)，也是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù);原位化學(xué)固定方法從成本和時(shí)間上能較好的滿足治理土壤中重金屬污染的要求。通過往土壤中加入鈍化劑，調(diào)節(jié)和改變重金屬在土壤中的物理化學(xué)性質(zhì)，使其產(chǎn)生沉淀、吸附、離子交換、腐殖化和氧化一還原等一系列反應(yīng)，降低其在土壤環(huán)境中的生物有效性和可迀移性，可顯著減少重金屬進(jìn)入食物鏈，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展以及確保社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。
[0008]現(xiàn)有的傳統(tǒng)鈍化劑主要是無機(jī)鈍化劑及有機(jī)鈍化劑。無機(jī)鈍化劑主要包括礦物質(zhì)類(海泡石、膨潤土、蒙脫土、沸石粉、凹凸棒、硅藻土、金屬如鋁錳鐵的氧化物礦石等)、磷酸鹽類(磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鈉鹽)、堿性物質(zhì)類(氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鹽、碳酸氫鹽等)，硫化物類(多硫化物、硫化氫鹽、硫化物等)、生物炭類(秸桿炭粉、稻殼炭粉、筍殼炭粉等)。有機(jī)鈍化劑包括腐殖酸、有機(jī)肥、鰲合劑等。
[0009]而無機(jī)鈍化劑用量大，且鈍化劑與金屬離子的相互作用弱，耐酸堿性差，易于迀移，并對(duì)土壤的肥度影響大，同時(shí)還會(huì)造成二次污染，有機(jī)鈍化劑用量小，且耐酸堿性好，迀移性低；因此目前常采用無機(jī)與有機(jī)鈍化劑相結(jié)合的方法，用于土壤鈍化修復(fù)。專利一種由海泡石及磷酸二鈣組成的復(fù)合鈍化劑(200910070713.4)，當(dāng)加入鈍化劑量為土壤9%時(shí)，可使土壤中有效態(tài)鎘下降61 % ο專利一種由熟石灰、磷酸二氫鉀、草木灰、蠶沙組成的復(fù)合鈍化劑(201210227669.5)，鈍化修復(fù)含Pb，Cd的土壤，當(dāng)加入量為土壤的2%時(shí)，30天后，土壤有效態(tài)Pb下降47.61%，有效態(tài)鎘下降50.57%。專利一種由氫氧化鈣、粉煤灰、碳酸鈉、聚丙烯酞胺、硫酸鈉組成的復(fù)合鈍化劑(201110203080.7)，原位鈍化修復(fù)土壤，當(dāng)加入量為5 %，Pb，Zn，Cd，Cu的浸出均下降到原來40%以下。專利一種由稻殼炭、粉碎秸桿、過篩粉煤灰組成的復(fù)合鈍化劑(201210244674.7)，當(dāng)加入量為土壤的8%，可使土壤有效態(tài)Pb降低了73.25%。
[0010]盡管上述傳統(tǒng)鈍化劑能夠有效降低土壤中重金屬含量，但也存在它的局限性:(I)對(duì)于重度污染的土壤，其鈍化作用顯得微乎其微，這主要由于鈍化劑的效率太低；(2)無法保障修復(fù)后的土壤在自然界長期穩(wěn)定存在，在環(huán)境變化時(shí)，鈍化的重金屬即可能再度活化而重新溶出，產(chǎn)生二次污染。因此，在土壤重金屬原位修復(fù)鈍化劑的研究方面函需尋求一種新型的、高效、穩(wěn)定重金屬能力強(qiáng)的鈍化劑。
[0011]而通過鈍化劑進(jìn)行微膠囊化，不僅可以提高鈍化劑的穩(wěn)定性，尤其是抗酸堿的穩(wěn)定性具有重要的意義，本專利通過設(shè)計(jì)就有多層次結(jié)構(gòu)的微膠囊型材料，避免單一的粉體吸附劑或者鈍化劑的難以收集，耐化學(xué)穩(wěn)定性差等問題;并采用表面微孔化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)微膠囊表面設(shè)置離子通道，利于土壤修復(fù)離子傳導(dǎo)以及溶液傳輸，本專利土壤修復(fù)鈍化微膠囊，不僅具有良好的穩(wěn)定土壤中重金屬的性能，而且能將有效的降低以碳酸鹽結(jié)合態(tài)的重金屬含量，具有優(yōu)異的抗擊酸雨能力，保證了修復(fù)后的土壤在環(huán)境中的長期穩(wěn)定性，應(yīng)用于工礦重金屬土壤、稻田修復(fù)等領(lǐng)域具有廣闊的前景。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊。
[0013]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0014]一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其包含芯層，中間層，保護(hù)層，且土壤修復(fù)鈍化微膠囊由內(nèi)到外依次為芯層，中間層，保護(hù)層，芯層和保護(hù)層之間具有中間層;保護(hù)層設(shè)置微孔。
[0015]所述的芯層在微膠囊中的厚度為20?30微米；
[0016]所述的中間層在微膠囊中的厚度為5?10微米；
[0017]所述的保護(hù)層在微膠囊中的厚度為5?10微米；
[0018]所述的芯層材料為碳羥基磷灰石，平均粒徑為I?5微米；
[0019]所述的中間層材料為水溶脹聚乙烯醇材料；
[0020]所述的保護(hù)層材料為碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料。且碳酸鈣的添加量占微膠囊質(zhì)量的5?10%;
[0021 ]所述的微孔的孔徑為0.2?0.5納米。
[0022]所述的保護(hù)層表面通過鹽酸進(jìn)行刻蝕，使碳酸鈣溶解形成大量的微孔，且微孔的孔徑為0.2?0.5納米；
[0023]微膠囊制備方法:
[0024]采用懸浮聚合的方法，以去離子水為溶劑，先把碳羥基磷灰石分散在去離子水中，在高速攪拌條件下，然后把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚乙烯醇溶液加入到懸浮體系中，然后再加入乙醛溶液進(jìn)行交聯(lián)，然后在加入碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料，反應(yīng)后進(jìn)行包覆，制備得到微膠囊前驅(qū)體，然后把微膠囊前驅(qū)體在弱酸溶液中進(jìn)行表面刻蝕，制備得到土壤修復(fù)鈍化微膠囊。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的積極效果是:
[0026]采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微膠囊材料，避免單一的粉體吸附劑的難以收集，耐化學(xué)穩(wěn)定性差等問題；同時(shí)通過采用碳酸鈣進(jìn)行表面保護(hù)層中的聚乙烯醇改性，并利用酸化對(duì)表面進(jìn)行刻蝕，使保護(hù)層中碳酸鈣溶膠，形成孔洞，提高微膠囊離子通道，利于土壤修復(fù)離子傳導(dǎo)以及溶液傳輸;應(yīng)用于環(huán)境土壤修復(fù)具有廣闊應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊的結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]附圖中的標(biāo)記為:1為芯層，2為中間層，3為保護(hù)層
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下提供本實(shí)用新型一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊的【具體實(shí)施方式】。
[0030]實(shí)施例1
[0031]請(qǐng)參見附圖1，一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其包含芯層1，中間層2，保護(hù)層3，且土壤修復(fù)鈍化微膠囊由內(nèi)到外依次為芯層，中間層，保護(hù)層，芯層和保護(hù)層之間具有中間層;保護(hù)層設(shè)置微孔。
[0032]所述的芯層在微膠囊中的厚度為20微米；
[0033]所述的中間層在微膠囊中的厚度為5微米；
[0034]所述的保護(hù)層在微膠囊中的厚度為5微米；
[0035]所述的芯層材料為碳羥基磷灰石，平均粒徑為I微米；
[0036]所述的中間層材料為水溶脹聚乙烯醇材料；
[0037]所述的保護(hù)層材料為碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料。且碳酸鈣的添加量占微膠囊質(zhì)量的5% ；
[0038]所述的微孔的孔徑為0.2納米。
[0039]微膠囊制備方法:
[0040]采用懸浮聚合的方法，以去離子水為溶劑，先把碳羥基磷灰石分散在去離子水中，在高速攪拌條件下，然后把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚乙烯醇溶液加入到懸浮體系中，然后再加入乙醛溶液進(jìn)行交聯(lián)，然后在加入碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料，反應(yīng)后進(jìn)行包覆，制備得到微膠囊前驅(qū)體，然后把微膠囊前驅(qū)體在弱酸溶液中進(jìn)行表面刻蝕，制備得到土壤修復(fù)鈍化微膠囊。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]請(qǐng)參見附圖1，一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其包含芯層1，中間層2，保護(hù)層3，且土壤修復(fù)鈍化微膠囊由內(nèi)到外依次為芯層，中間層，保護(hù)層，芯層和保護(hù)層之間具有中間層;保護(hù)層設(shè)置微孔。
[0043]所述的芯層在微膠囊中的厚度為25微米；
[0044]所述的中間層在微膠囊中的厚度為7微米；
[0045]所述的保護(hù)層在微膠囊中的厚度為7微米；
[0046]所述的芯層材料為碳羥基磷灰石，平均粒徑為2微米；
[0047]所述的中間層材料為水溶脹聚乙烯醇材料；
[0048]所述的保護(hù)層材料為碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料。且碳酸鈣的添加量占微膠囊質(zhì)量的8% ；
[0049]所述的微孔的孔徑為0.4納米。
[0050]微膠囊制備方法:
[0051]采用懸浮聚合的方法，以去離子水為溶劑，先把碳羥基磷灰石分散在去離子水中，在高速攪拌條件下，然后把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚乙烯醇溶液加入到懸浮體系中，然后再加入乙醛溶液進(jìn)行交聯(lián)，然后在加入碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料，反應(yīng)后進(jìn)行包覆，制備得到微膠囊前驅(qū)體，然后把微膠囊前驅(qū)體在弱酸溶液中進(jìn)行表面刻蝕，制備得到土壤修復(fù)鈍化微膠囊。
[0052]實(shí)施例3
[0053]請(qǐng)參見附圖1，一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其包含芯層1，中間層2，保護(hù)層3，且土壤修復(fù)鈍化微膠囊由內(nèi)到外依次為芯層，中間層，保護(hù)層，芯層和保護(hù)層之間具有中間層;保護(hù)層設(shè)置微孔。
[0054]所述的芯層在微膠囊中的厚度為30微米；
[0055]所述的中間層在微膠囊中的厚度為10微米；
[0056]所述的保護(hù)層在微膠囊中的厚度為10微米；
[0057]所述的芯層材料為碳羥基磷灰石，平均粒徑為5微米；
[0058]所述的中間層材料為水溶脹聚乙烯醇材料；
[0059]所述的保護(hù)層材料為碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料。且碳酸鈣的添加量占微膠囊質(zhì)量的10% ；
[0060]所述的微孔的孔徑為0.5納米。
[0061]微膠囊制備方法:
[0062]采用懸浮聚合的方法，以去離子水為溶劑，先把碳羥基磷灰石分散在去離子水中，在高速攪拌條件下，然后把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚乙烯醇溶液加入到懸浮體系中，然后再加入乙醛溶液進(jìn)行交聯(lián)，然后在加入碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料，反應(yīng)后進(jìn)行包覆，制備得到微膠囊前驅(qū)體，然后把微膠囊前驅(qū)體在弱酸溶液中進(jìn)行表面刻蝕，制備得到土壤修復(fù)鈍化微膠囊。
[0063]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，其包含芯層，中間層，保護(hù)層，且土壤修復(fù)鈍化微膠囊由內(nèi)到外依次為芯層，中間層，保護(hù)層，芯層和保護(hù)層之間具有中間層;保護(hù)層設(shè)置微孔。2.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的芯層在微膠囊中的厚度為20?30微米。3.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的中間層在微膠囊中的厚度為5?10微米。4.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的保護(hù)層在微膠囊中的厚度為5?10微米。5.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的芯層材料為碳羥基磷灰石，平均粒徑為I?5微米。6.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的中間層材料為水溶脹聚乙烯醇材料。7.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的保護(hù)層材料為碳酸鈣共混改性聚乙烯醇材料。8.如權(quán)利要求1所述的一種土壤修復(fù)鈍化微膠囊，其特征在于，所述的微孔的孔徑為.0.2?0.5納米。
【文檔編號(hào)】B09C1/08GK205463600SQ201620150565
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】曾榮英, 唐文清, 方淑英, 易露
【申請(qǐng)人】衡陽師范學(xué)院