[发明专利]一种土壤重金属镉吸附板及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤重金属镉吸附板及其应用，具体属于污染生态修复技术领域。

背景技术

重金属镉是毒性最大的重金属元素之一，并且具有良好的水溶性，易对水体和土壤环境造成严重污染。镉可以通过空气、水和食物等途径在进入人体，并在人体中蓄积。重金属镉主要蓄积在肾脏，严重破坏泌尿系统的功能；镉还能对骨质中的钙进行取代，使骨质酥松，关节疼痛。上世纪发生在日本的“八大公害”事件之一，骨痛病的元凶就是重金属镉。

土壤作为环境要素的重要组成部分，承载了环境中约90％的来自各方面的污染物。环境中的重金属镉自然也无法避免的在土壤中大量存在。20世纪90年代初，我国镉污染耕地面积达到1.3×10⁴公顷，土壤镉含量为2.5～23.0mg/kg。我国的土壤镉污染涉及11个省市的25个地区，每年生产镉米5.1×10⁹公斤。在浙江的遂昌县和温州地区相继出现镉中毒事件，上述两地的糙米中镉含量分别达到1.17mg/kg和1.30mg/kg。控制和削减土壤中尤其是耕地中重金属镉的含量对于保障农产品安全和人群健康显得尤为重要。

目前，镉污染土壤的修复技术主要包括化学调控、工程治理和生物修复等方面的技术手段。化学调控即向土壤中施用改良剂降低土壤中镉的水溶性、扩散性和生物有效性，减弱镉的毒害作用。此方法仅对镉污染不严重的土壤可获得较好的治理效果，对于镉污染严重土壤的治理效果并不理想，并且易造成二次污染，因此存在一定的缺陷。工程治理主要是利用换土、淋洗等方法对土壤中的镉进行去除，该方法的局限在于工程量大、投资大、易改变土壤结构和性质等。生物修复方法主要是利用植物固定、萃取和挥发作用对土壤中的镉进行吸收，这类方法的治理效果往往受限于植物的生物量和生长情况，存在一定局限性。

玉米芯富含单宁等多羟基酚类化合物，可以对吸附环境中的重金属。专利“一种重金属生物质反应器”(专利号：CN201310353687.2)和“一种废水中重金属离子吸附剂及吸附工艺”(专利号：CN201210016362.0)中使用了玉米芯作为重金属吸附剂，上述二者未能解决重金属污染土壤的修复问题，专利“一种采用黑麦草修复污泥淋洗液重金属的方法”(专利号：CN201310178196.9)，“DTPA联合黑麦草修复污泥重金属的方法”(专利号：CN201310178240.6)使用了蛭石+沸石+玉米芯作为隔离层，并以DTPA螯合剂复合黑麦草的方法对污染土壤中的重金属进行修复，上述两种方法均需采用淋溶的方式淋洗土壤中的重金属，对地下水会造成污染，存在一定缺陷。因此，亟待研究和开发以玉米芯为原材料，并且具有高效环保、适用于各类型镉污染土壤修复特点的新技术方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提出一种土壤重金属镉吸附板及其用于土壤重金属镉阻控的方法，该方法可弥补现有技术治理成本高、工程量大、治理周期长以及易造成二次污染等不足，具有高效环保、修复成本低、治理效果持久以及能适用于不同类型的镉污染土壤的修复等特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种土壤重金属镉吸附板的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)新鲜玉米芯粉碎成小颗粒，所得玉米芯颗粒烘干后加入1～3mol/L的磷酸(优选1mol/L的磷酸)中，搅拌混匀后于70～80℃条件下改性2～3小时，过滤、滤饼烘干得到改性玉米芯颗粒；

(2)按照改性玉米芯颗粒：海藻酸钠的质量比为1:5称取原料，海藻酸钠先加入去离子水中混匀，再加入改性玉米芯颗粒，搅拌混匀，制成固含量20～30％的海藻酸钠-玉米芯混合凝胶液A；

(3)按照改性玉米芯颗粒：海藻酸钠的质量比分别为1:20和1:50称取原料，按照步骤(2)的方法分别制成固含量20～30％的海藻酸钠-玉米芯混合凝胶液B、C；

(4)将海藻酸钠-玉米芯混合凝胶液A、B、C加入到环形筒状模具中，所述模具包括圆形底面、三个同轴并与底面密封连接的圆筒，所述三个圆筒的中轴与底面垂直，模具通过三个圆筒和底面从内到外形成三个中空内腔，分别为内层圆形内腔、中间层环形内腔、外层环形内腔，所述三个内腔的底面内表面或模具顶盖的内表面垂直于模具底平面方向均匀布置有多根与中轴相互平行的柱子，将海藻酸钠-玉米芯混合凝胶液A加入内层圆形内腔、海藻酸钠-玉米芯混合凝胶液B加入中间层环形内腔、海藻酸钠-玉米芯混合凝胶液C加入外层环形内腔，注满模具后盖上模具顶盖，将模具于-20℃温度下冷却定型(通常冷却30～60分钟)，脱模制得海藻酸钠-玉米芯环形多孔吸附板。