一種堿性土壤重金屬污染的修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堿性土壤重金屬污染的修復(fù)方法，將結(jié)構(gòu)式為Si(OR)4的硅氧烷類物質(zhì)溶解于醇或醚的酸溶液中，作為修復(fù)試劑，與堿性土壤混合，反應(yīng)，然后加入水進(jìn)一步反應(yīng)；其中R表示甲基、乙基或丙基中的一種或幾種。本發(fā)明的修復(fù)方法成本低、簡(jiǎn)便、高效的堿性土壤重金屬污染，修復(fù)后的重金屬能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定“囚禁”于土壤中。
【專利說(shuō)明】
一種堿性土壤重金屬污染的修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及一種堿性土壤重金屬污染修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2014年4月17日，環(huán)保部和國(guó)土資源部聯(lián)合公布了《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，引起了社會(huì)各方對(duì)我國(guó)土壤污染狀況的廣泛關(guān)注。根據(jù)調(diào)查公報(bào)顯示，全國(guó)土壤總的超標(biāo)率為16.1 %，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2 %、2.3 %、1.5 %和1.1%。從污染分布狀況來(lái)看，南方土壤污染重于北方，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大?？傮w來(lái)說(shuō)，全國(guó)土壤環(huán)境狀況不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染十分嚴(yán)重，土壤修復(fù)工作刻不容緩。
[0003]常見的土壤重金屬污染修復(fù)方法有淋洗法、植物修復(fù)法、微生物修復(fù)法、化學(xué)萃取法、化學(xué)氧化法、穩(wěn)定化法等。上述方法均能獲得一定的修復(fù)效果，且均是針對(duì)重金屬特性采取的方式。其通過(guò)將重金屬離子從土壤基本粒子表面剝離，再富集去除或固定，但從整體上來(lái)說(shuō)這些方法存在修復(fù)工作量大、成本高，修復(fù)效果不持久等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明人在大量的土壤治理實(shí)踐中，為了穩(wěn)定固化土壤中的重金屬，根據(jù)不同的重金屬的特性，進(jìn)行了大量的嘗試，使用了大量不同的重金屬穩(wěn)定固化劑及組合，但效果卻不盡人意，對(duì)此，發(fā)明人轉(zhuǎn)換思路，通過(guò)對(duì)土壤性質(zhì)等進(jìn)行了大量的深入研究之后，提供了一種成本低、簡(jiǎn)單、長(zhǎng)期高效包覆固定重金屬的堿性土壤重金屬污染的修復(fù)方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種堿性土壤重金屬污染修復(fù)方法，一種堿性土壤重金屬污染的修復(fù)方法，將結(jié)構(gòu)式為Si (OR)4的硅氧烷類物質(zhì)溶解于醇或醚的酸溶液中，作為修復(fù)試劑，與堿性土壤混合，反應(yīng)，然后加水進(jìn)一步反應(yīng)；
[0006]其中，R表示甲基、乙基或丙基中的一種或幾種。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0008]優(yōu)選的方案中，所述硅氧烷類物質(zhì)為正硅酸乙酯或四甲氧基硅烷。
[0009]優(yōu)選的方案中，所述修復(fù)試劑與堿性土壤的質(zhì)量比為1:20-1:200。
[0010]優(yōu)選的方案中，所述水為pH為6-8的雨水、自來(lái)水、井水、湖泊水、池塘水或地下水中的一種或幾種。
[0011 ]優(yōu)選的方案中，所述水與堿性土壤質(zhì)量比為I: 20-1:200。
[0012]優(yōu)選的方案中，將所述硅氧烷類物質(zhì)溶解于醇或醚的酸溶液中，攪拌5-240min，然后再與堿性土壤均勻混合，反應(yīng)。
[0013]優(yōu)選的方案中，所述硅氧烷類物質(zhì)與醇或醚的質(zhì)量比為1:1-1:10。
[0014]優(yōu)選的方案中，所述醇或醚與酸溶液的質(zhì)量比為1:1-1:20。
[0015]優(yōu)選的方案中，所述酸溶液選自鹽酸、硝酸或硫酸的水溶液中的一種，其中所述酸溶液中，酸與水的質(zhì)量比為1:10-1:40。
[0016]優(yōu)選的方案中，所述醇為乙醇或甲醇，所述醚為乙醚。
[0017]土壤主要由基本粒子(砂粒、土壤膠粒)、有機(jī)質(zhì)、微生物、水分四大部分組成，其中基本粒子占土壤干重95%以上。土壤基本粒子表面富集了大量的離子(酸性環(huán)境下富集氫離子，堿性環(huán)境下富集氫氧根離子)，對(duì)水溶液中的重金屬離子具有強(qiáng)烈的吸附與固定作用(酸性環(huán)境下交換吸附，堿性環(huán)境下靜電吸附)。不僅如此，基本粒子表面的離子更能為形成長(zhǎng)期固定重金屬離子的“牢籠”提供條件。
[0018]本發(fā)明的修復(fù)試劑在酸的作用下發(fā)生酸催化反應(yīng)，由于烷基的供電子作用(即作用到S1-O-R的O上)，氫離子會(huì)選擇性攻擊富電子的氧(-0-)，硅氧烷會(huì)在氫離子催化下發(fā)生水解反應(yīng)得到Si (OH)4單體。土壤基本粒子的主要成分為Si02，Si (OH)4對(duì)S12具有親和性，在氫氧根離子作用下Si(OH)4單體與單體、Si(OH)4單體與S12發(fā)生縮聚反應(yīng)并形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將重金屬離子“囚禁”在土壤中。本發(fā)明充分利用了土壤特性，提出了一種較傳統(tǒng)修復(fù)方法成本更低、簡(jiǎn)便、高效的堿性土壤重金屬污染修復(fù)方法，修復(fù)后的重金屬能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定“囚禁”于土壤中。
[0019]本發(fā)明與填埋法、水泥固化法、玻璃固化法有本質(zhì)上的不同:
[0020]1、填埋法是將污染土壤轉(zhuǎn)移至具有防滲漏性能的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行封存，被封存土壤無(wú)法利用。
[0021]2、水泥固化法是將污染土壤與水泥混合，干燥后形成較為穩(wěn)固的塊狀結(jié)構(gòu)，以此將重金屬固定其中，固化后土壤無(wú)法利用。
[0022]3、玻璃固化法是指利用高溫將土壤中的S12熔融形成玻璃相，以此將重金屬固定其中，固化后土壤無(wú)法利用。
[0023]本發(fā)明所提供的方法針對(duì)土壤基本粒子進(jìn)行表面處理，通過(guò)在其表面形成牢籠結(jié)構(gòu)達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定固定重金屬的目的，最重要的是該法對(duì)土壤中的有機(jī)質(zhì)、微生物幾乎不產(chǎn)生影響，不影響土壤的利用。
[0024]本發(fā)明突破了當(dāng)前土壤修復(fù)技術(shù)的思維禁錮，從土壤特性進(jìn)行治理方法的探索，提出一種成本低、簡(jiǎn)便、高效的堿性土壤重金屬污染修復(fù)方法，修復(fù)后的重金屬能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定“囚禁”于土壤中。
[0025]本發(fā)明能夠降低土壤中重金屬的迀移性和生物有效性，使受污染土壤得到有效的修復(fù)，是一種安全、無(wú)害、有效的重金屬污染土壤修復(fù)方法。
[0026]本發(fā)明為土壤重金屬治理提供了一種全新的、高效的路徑。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0028]實(shí)施例1
[0029]修復(fù)包括以下步驟:
[0030]1、將正硅酸乙酯溶于乙醇的硝酸溶液中并攪拌30min，得到修復(fù)試劑，其中，正硅酸乙酯與乙醇的質(zhì)量比為1:5，乙醇與硝酸的質(zhì)量比為1:5，硝酸與水的質(zhì)量比為1:20;
[0031 ] 2、將修復(fù)試劑與堿性土壤(按固液比1:1將該堿性土壤分散于超純水中，測(cè)得pH為
8.9)均勻混合，使修復(fù)試劑與土壤基本粒子充分接觸，其中修復(fù)試劑與土壤的質(zhì)量比為1:40；
[0032]3、將pH為7的湖泊水與修復(fù)試劑處理后的土壤均勻混合，使湖泊水與修復(fù)試劑充分接觸并完成重金屬污染修復(fù)，其中湖泊水與土壤的質(zhì)量比為1:30;
[0033]結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)修復(fù)之后的土壤與未修復(fù)土壤中總Cd含量一致，修復(fù)之后的土壤中交換態(tài)Cd從1.2mg/kg降低至0.lmg/kg;
[0034]對(duì)比例I
[0035]當(dāng)省略實(shí)施例1的步驟3，只進(jìn)行實(shí)施例1中的步驟I和步驟2時(shí)，土壤中總Cd不變，但交換態(tài)Cd從1.2mg/kg降低至0.6mg/kg。
[0036]實(shí)施例2
[0037]1、將四甲氧基硅烷溶于乙醚的鹽酸溶液中并攪拌60min形成修復(fù)試劑，四甲氧基硅烷與乙醚的質(zhì)量比為I: 5，乙醚與鹽酸溶液的質(zhì)量比為1:5，鹽酸與水的質(zhì)量比為1:20 ；
[0038]2、將修復(fù)試劑與堿性土壤(按固液比1:1將該堿性土壤分散于超純水中，測(cè)得pH為
8.9)均勻混合，使修復(fù)試劑與土壤基本粒子充分接觸，其中修復(fù)試劑與土壤的質(zhì)量比為1:40；
[0039]3、將pH為7的湖泊水與修復(fù)試劑處理后的土壤均勻混合，使湖泊水與修復(fù)試劑充分接觸并完成重金屬污染修復(fù)，其中湖泊水與土壤的質(zhì)量比為1:50;
[0040]結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)修復(fù)之后的土壤與未修復(fù)土壤中總Cd含量一致，修復(fù)之后的土壤中交換態(tài)Cd從1.2mg/kg降低至0.12mg/kg;
[0041 ] 對(duì)比例2
[0042]當(dāng)省略實(shí)施例2的步驟3，只進(jìn)行實(shí)施例2中的步驟I和步驟2時(shí)，土壤中總Cd不變，但交換態(tài)Cd從1.2mg/kg降低至0.55mg/kg。
[0043]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種堿性土壤重金屬污染的修復(fù)方法，其特征在于，將結(jié)構(gòu)式為Si(OR)4的硅氧烷類物質(zhì)溶解于醇或醚的酸溶液中，作為修復(fù)試劑，與堿性土壤混合，反應(yīng)，然后加水進(jìn)一步反應(yīng)； 其中，R表示甲基、乙基或丙基中的一種或幾種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述硅氧烷類物質(zhì)為正硅酸乙酯或四甲氧基硅烷。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述修復(fù)試劑與堿性土壤的質(zhì)量比為1:20-1:200。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述水為pH為6-8的雨水、自來(lái)水、井水、湖泊水、池塘水或地下水中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述水與堿性土壤質(zhì)量比為1:20-1:200。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)方法，其特征在于，將所述硅氧烷類物質(zhì)溶解于醇或醚的酸溶液中，攪拌5-240min，然后再與堿性土壤均勻混合，反應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述硅氧烷類物質(zhì)與醇或醚的質(zhì)量比為1:1-1:10。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述醇或醚與酸溶液的質(zhì)量比為l:l-l:20o9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述酸溶液選自鹽酸、硝酸或硫酸的水溶液中的一種，其中所述酸溶液中，酸與水的質(zhì)量比為I: 10-1:40ο10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的修復(fù)方法，其特征在于，所述醇為乙醇或甲醇，所述醚為乙醚。
【文檔編號(hào)】B09C1/08GK106001093SQ201610564380
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月18日
【發(fā)明人】何曦, 劉勝?gòu)?qiáng)
【申請(qǐng)人】凱天環(huán)保科技股份有限公司