[发明专利]一种用于土壤重金属治理的功能性缓释微胶囊的制备与应用

说明书

本发明公开了在一定条件下，以微晶纤维素为原料，海藻酸钠为粘合剂，CaCl₂为固化液，纳米零价铁（nZⅥ）为芯材，制备缓释微胶囊，用于土壤重金属污染治理。纤维素本身具有一定的吸附性、同时纤维素含有三个游离醇羟基能与土壤中的重金属离子发生作用，对土壤中重金属离子产生络合、离子交换作用；另外一方面，纳米零价铁具有较强的还原性，随着环境对纤维素的降解，微胶囊的外壳慢慢的分解，芯材纳米零价铁慢慢进入土壤中，能有效钝化土壤中重金属；本发明应用简单，不会产生二次污染，对土壤重金属污染治理的发展有较深远的意义。

技术领域

本发明涉及一种功能性缓释微胶囊，属于重金属土壤修复技术领域，具体是一种微晶纤维素-纳米零价铁缓释微胶囊的制备与应用。

背景技术

随着人口的增长和工业化进程的加快，土壤与环境的保护及农业可持续发展成为当今世界人类面临的重要课题。土壤重金属污染物不但对土壤环境本身和农产品质量产生威胁，同时也将极大地影响人类和动物的健康。据统计，中国受重金属污染耕地面积约2.0×10 ⁷ hm²，占耕地总面积的20%左右，重金属污染治理已经迫在眉睫。一种绿色、无二次污染的土壤重金属去除剂是目前环境修复领域的热点与难点。

纳米零价铁（nZⅥ）因其比表面积大、反应活性强等优点被广泛应用于各种重金属、硝酸盐、有机污染物等污染物的治理。但是由于其在有氧气存在的条件下与重金属反应的过程中，容易与氧气发生反应生成钝化层,且在使用过程中容易团聚，导致nZⅥ的反应活性大大降低。

微晶纤维素（MCC）是天然纤维素经酸水解后达到极限聚合度的一种白色粉末状物质，具有尺寸小、流动性好、可降解等优点，同时天然纤维素基材具有多微孔、大比表面积、含大量羟基等特性，对重金属具有较好的吸附性能。

海藻酸钠是从海藻中提取的多糖类，具有独特的凝胶性能，并且具有增稠、稳定、乳化、分散和成膜的能力，而且与大多数防腐剂、增稠剂和乳化剂具有良好的相容性，因而被广泛地用于食品、医药等行业。当海藻酸钠碰到Ca²⁺离子时，在离子移变作用下，Ca²⁺会将Na⁺置换出来，形成的海藻酸钙凝胶既有强度性能，又有弹性性能。

目前纤维素负载各种基团、纳米零价铁接枝等研究较多，但是以微晶纤维素为原料，制备缓释微胶囊的研究尚无。本发明以微晶纤维素为原料，海藻酸钠为粘合剂，CaCl₂为固化液制备缓释微胶囊，将纳米零价铁为芯材包裹其中，成功的解决了纳米零价铁在空气中容易与氧气发生反应等弊端，同时综合了纤维素、纳米零价铁对重金属的吸附、稳定钝化等优点。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于土壤重金属污染治理的功能性缓释微胶囊。本发明制备的缓释微胶囊针对土壤中的六价铬具有较好的稳定钝化作用，在自然环境作用下，缓释微胶囊直接与污染土壤接触，微胶囊缓缓的释放出芯材纳米零价铁，让其与土壤中重金属发生反应，过程容易控制、无二次污染发生。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于土壤重金属治理的功能性缓释微胶囊的制备与应用，包括以下步骤：

（1）微晶纤维素溶液的制备：

a、预处理：将天然纤维素粉碎至1mm左右，加入适量蒸馏水微沸 3 h ，然后离心 10min ，抽滤，抽滤后滤渣加入1% NaOH溶液，其中料液比1:15，浸泡24h，用蒸馏水洗净，备用，得到物料a；

b、将预处理物料a中加入5% HCl溶液中，其中料液比为1:15，微波40分钟后，过滤离心得到物料b；

c、往物料b加入0.5% H₂O₂，其中料液比为1:15，在 70-80℃下，不断搅拌、漂洗得到溶液c；