[发明专利]基于改性零价铁的土壤重金属修复方法

说明书

本发明提供了一种基于改性零价铁的土壤重金属修复方法，其包括如下步骤：对零价铁进行预磁化‑硫化预处理，即将零价铁硫化得到含有FeSx壳层的硫化零价铁，然后进行预磁化，得到预磁化‑硫化零价铁；预磁化‑硫化零价铁与土壤混合，加水反应后进行磁收割，从而将土壤中的重金属分离出去；该修复方法与现有的零价铁稳定土壤工艺相比，其显著提升了改性零价铁在土壤中的反应活性，进一步提高了重金属的稳定速率，缩短了土壤修复的时间，从而提高了土壤的修复效率；利用零价铁的铁磁性实现了重金属从土壤中移除，从而有效消除了稳定化重金属再次释放的风险。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种基于改性零价铁的土壤重金属修复方法，具体涉及利用预磁化-硫化零价铁来高效捕获重金属，然后利用磁分离将重金属从土壤中彻底去除的方法。

背景技术

随着工农业的快速发展，我国土壤重金属污染问题日益严重。与水体、大气污染相比，土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性、累积性及难逆转性等特点，修复难度较大。当前土壤中检出较多的重金属有镉、砷、铅、铜、铬、汞等，由其引发的生态环境、食品安全及人体健康风险日益成为社会关注的焦点，因此亟需探索发展受重金属污染土壤的高效修复技术。

目前国内外针对重金属污染土壤的修复技术主要有固化/稳定化技术、化学淋洗技术、电动修复技术、生物(包括微生物、植物、动物)修复技术等。其中固化/稳定化技术因周期短、易操作和成本低，是目前应用较为广泛的重金属污染土壤修复策略。该技术的原理是利用化学药剂将土壤中的重金属离子固定在惰性基质中，或通过改变中基金属离子的形态来降低其在土壤中的迁移性及生物有效性。常用的化学稳定剂有石灰、磷酸盐、硫酸亚铁、硫化物、铁/锰氧化物等。近年来，由于来源广泛、价格低廉、环境友好，零价铁(Fe⁰)逐渐引起人们的广泛关注，被认为是一种理想土壤重金属修复材料。

零价铁可通过还原、吸附/共沉淀等作用将重金属从土壤中捕获。然而由于空气氧化零价铁表面通常覆盖一层钝化膜，且比表面积小，因此普通零价铁的反应活性较低，且随着零价铁腐蚀产物的积累，其反应活性会进一步降低甚至完全消失，这限制了其稳定重金属的效率。另一方面，利用固化/稳定化技术仅是改变了重金属在土壤中的存在状态，并未将重金属离子从土壤中彻底移除，在土壤环境改变时，污染物存在再次释放的风险。众所周知，零价铁是铁磁性物质，将其置于磁场中能被磁化并产生感应磁场，然而零价铁的这一性质并未引起人们足够的重视，探索预磁化对零价铁在土壤中反应活性的影响及在重金属稳定/分离效果上的应用极具实际价值。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，即为了克服普通零价铁在土壤中的反应活性低且稳定化的重金属并未从土壤中移除的问题，本发明提出利用预磁化-硫化预处理制备出具有高反应活性的改性零价铁来提升重金属的稳定效果，然后利用电磁铁或永磁铁将富集有重金属的零价铁腐蚀产物从土壤中分离出去。

因此，本发明的目的是提供一种基于改性零价铁的土壤重金属修复方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于改性零价铁的土壤重金属修复方法，其包括如下步骤：

(1)对零价铁进行预磁化-硫化预处理，即将零价铁硫化得到含有FeSx壳层的硫化零价铁，然后进行预磁化，得到改性零价铁(即预磁化-硫化零价铁)；

(2)改性零价铁与土壤混合，加水反应后进行磁收割，从而将土壤中的重金属分离出去。

优选地，在步骤(1)中，硫化的过程为：零价铁与硫粉置于球磨机内反应得到硫化零价铁，球磨机的转速为3820-5730rpm，反应的时间为4-5h。

优选地，在步骤(1)中，零价铁为市售微米级零价铁。

优选地，硫化零价铁中硫铁摩尔比为1：50-1：5。