本發(fā)明涉及重金屬污染土壤修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及一種重金屬固定劑及該固定劑去除土壤中重金屬的方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)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)維護(hù)全球環(huán)境質(zhì)量的主要問(wèn)題。有關(guān)資料顯示，1998年我國(guó)受重金屬污染的耕地面積近2000萬(wàn)hm2，導(dǎo)致每年糧食減產(chǎn)1000多萬(wàn)噸，受污染糧食多達(dá)1200多萬(wàn)噸，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200億元。由重金屬污染引發(fā)的生態(tài)負(fù)效應(yīng)、農(nóng)產(chǎn)品安全、人體健康和綠色貿(mào)易壁壘等問(wèn)題已引起廣泛關(guān)注。
土壤中重金屬污染具有長(zhǎng)期性，隱蔽性和不可逆性的特點(diǎn)，土壤一旦被重金屬污染，后續(xù)的治理將非常困難。因此，對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行改良修復(fù)已成為土壤學(xué)和環(huán)境領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。目前，重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要包括工程修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。其中工程修復(fù)主要指換土、翻土、去表土等，屬于物理修復(fù)工程措施。工程修復(fù)是一種治本措施，但存在投資大，二次污染和導(dǎo)致土壤肥力降低等問(wèn)題，適于小面積重度污染土壤的治理。化學(xué)修復(fù)時(shí)指向被污染的土壤中投入改良劑，通過(guò)對(duì)重金屬的氧化還原、拮抗、沉淀和媳婦作用，從而降低重金屬對(duì)植物的有效性?；瘜W(xué)修復(fù)的關(guān)鍵在于找到經(jīng)濟(jì)有效的化學(xué)固定劑。傳統(tǒng)的化學(xué)固定劑有磷酸鹽、石灰、黏土礦物、粉煤灰、泥炭等。已有的固定劑在修復(fù)過(guò)程中對(duì)單一重金屬污染的土壤處理效果比較顯著，但對(duì)于多種重金屬的污染土壤處理效果并不突出。同時(shí)，在土壤條件改變時(shí)，傳統(tǒng)的固定劑穩(wěn)定性不佳，容易導(dǎo)致土壤的二次污染。生物修復(fù)方面主要利用生物消減、凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性。生物修復(fù)以植物修復(fù)為主，主要利用超富集植物對(duì)污染土壤進(jìn)行治理，可以從根本上解決土壤的重金屬污染問(wèn)題。生物修復(fù)既能避免二次污染的產(chǎn)生，又能美化環(huán)境，降低成本，效果突出，但超富集植物往往只能積累某種重金屬，對(duì)多種金屬污染的土壤往往無(wú)能為力，而且植物生長(zhǎng)緩慢，種類有限，限制了生物修復(fù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種快速、穩(wěn)定的修復(fù)方法，對(duì)多種重金屬污染土壤進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)。
現(xiàn)有化學(xué)修復(fù)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是：1)傳統(tǒng)的固定劑對(duì)于多種重金屬污染的土壤處理效果并不突出。2)在土壤條件改變或受到植物根系分泌液影響時(shí)，傳統(tǒng)的固定劑穩(wěn)定性不佳，容易導(dǎo)致土壤的二次污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種吸附處理土壤重金屬的方法，該方法從根本上解決了現(xiàn)有重金污染土壤治理技術(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(zhǎng)等不足，具有環(huán)境友好、工藝流程簡(jiǎn)單、修復(fù)成本低廉等特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種重金屬固定劑，將炭納米材料浸潤(rùn)在磁性金屬鹽溶液中8～10h,蒸除溶劑，在800～900℃炭化2～4h，得到磁性炭納米材料；所述磁性炭納米材料比表面積200～1000m2/g，粒度為300～1500μm，磁性炭納米材料中炭納米材料的重量百分比為50～85％。
所述的炭納米材料為瀝青基、高分子樹(shù)脂基、生物基中的一種或幾種。
所述的磁性金屬鹽溶液中金屬離子為鐵、鈷、鎳或其氧化物中的一種或幾種。
一種重金屬固定劑去除土壤中重金屬的方法，在重金屬污染土壤中按照1kg土壤濕重加入0.1～1.0kg重金屬固定劑，并充分混合，重金屬固定劑在土壤中均勻分布，鋪設(shè)深度為10～20cm，吸附時(shí)間為30～60天，在磁場(chǎng)作用下，將絡(luò)合重金屬的重金屬固定劑與土壤進(jìn)行分離，吸附處理后的土壤進(jìn)行回填。
所述的重金屬污染土壤中包含鎘、鉛、鋅、鎳、銅離子中的一種或幾種。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明方法所有的磁性炭納米材料，具有炭包覆結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且比表面積達(dá)到200m2/g以上。
2、該重金屬固定劑具有磁性，因而在外部磁場(chǎng)作用下便能夠?qū)崿F(xiàn)快速分離，從而不產(chǎn)生二次污染。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：
以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。這些實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案進(jìn)行描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
實(shí)施例1：
一種重金屬固定劑為煤瀝青基磁性炭納米材料，將瀝青基活性炭浸潤(rùn)在30％三氯化鐵的醇溶液中8h,蒸除溶劑，在800℃炭化2h，得到磁性炭納米材料。比表面積1000m2/g，粒度為600μm，磁性材料的重量百分比為15％，炭納米材料的重量百分比為85％.
將上述重金屬固定劑與重金屬污染土壤按照0.1kg重金屬固定劑/kg土壤(濕重)，充分混合，使磁性炭納米材料在土壤中均勻分布，鋪設(shè)深度為10～20cm，土壤中重金屬離子經(jīng)過(guò)遷移與炭納米材料充分接觸并對(duì)其進(jìn)行吸附固定，炭納米材料在土壤中吸附60天后，在磁場(chǎng)作用下，將絡(luò)合重金屬的磁性炭納米材料與土壤進(jìn)行有效分離，吸附處理后土壤進(jìn)行回填。重金屬污染土壤處理前后各元素含量及去除率見(jiàn)表一。
實(shí)施例2:
一種重金屬固定劑為生物質(zhì)基磁性炭納米材料，將瀝青基活性炭(生物基和瀝青基矛盾)浸潤(rùn)在20％乙酰丙酮鈷的醇溶液中9h,蒸除溶劑，在850℃炭化3h，得到磁性炭納米材料。比表面積600m2/g，粒度為1000μm，磁性材料的重量百分比為10％，炭納米材料的重量百分比為90％.
將上述重金屬固定劑與重金屬污染土壤按照0.5kg重金屬固定劑/kg土壤(濕重)，充分混合，使磁性炭納米材料在土壤中均勻分布，鋪設(shè)深度為10～20cm，土壤中重金屬離子經(jīng)過(guò)遷移與炭納米材料充分接觸并對(duì)其進(jìn)行吸附固定，炭納米材料在土壤中吸附45天后，在磁場(chǎng)作用下，將絡(luò)合重金屬的磁性炭納米材料與土壤進(jìn)行有效分離，吸附處理后土壤進(jìn)行回填。重金屬污染土壤處理前后各元素含量及去除率見(jiàn)表一。
實(shí)施例3:
一種重金屬固定劑為樹(shù)脂基磁性炭納米材料，將瀝青基活性炭浸潤(rùn)在30％乙酰丙酮鎳的醇溶液中10h,蒸除溶劑，在900℃炭化2h，得到磁性炭納米材料。比表面積200m2/g，粒度為1500μm，磁性材料的重量百分比為30％，炭納米材料的重量百分比為70％.
將重金屬固定劑與重金屬污染土壤按照1.0kg重金屬固定劑/kg土壤(濕重)，充分混合，使磁性炭納米材料在土壤中均勻分布，鋪設(shè)深度為10～20cm，土壤中重金屬離子經(jīng)過(guò)遷移與炭納米材料充分接觸并對(duì)其進(jìn)行吸附固定，炭納米材料在土壤中吸附30天后，在磁場(chǎng)作用下，將絡(luò)合重金屬的磁性炭納米材料進(jìn)行有效分離，吸附處理后土壤進(jìn)行回填。重金屬污染土壤處理前后各元素含量及去除率見(jiàn)表一。
表1重金屬含量及去除率
注：檢測(cè)方法:Pb的測(cè)定參照GB/T17141～1997(火焰原子吸收分光光度法)；Cd的測(cè)定參照GB/T17137～1997(石墨爐原子吸收分光光度法)；Zn、Cu的測(cè)定參照GB/T17138～1997；Cr的測(cè)定參照GB/T17137～1997。