[发明专利]重金属吸附固定材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种重金属吸附固定材料及其制备方法和应用，属于土壤生态修复技术领域。所述重金属吸附固定材料由生物质炭键合螯合基团形成，所述螯合基团至少含有胺基、羧基或巯基中的一种。其制备方法包括以下步骤：获取生物质炭；生物质炭表面环氧化，制备改性生物质炭；改性生物质炭键合螯合基团。将所述的重金属吸附固定材料应用于重金属污染土壤修复中，利用生物质炭的吸附作用以及螯合剂的螯合作用的协同作用，固定土壤中的重金属离子，不仅能够有效的降低土壤中游离重金属离子的含量，且重金属离子被固定后，能够稳定存在，在水迁移过程中，难以扩散，降低重金属离子二次污染风险。同时，有利于改善土壤结构，保持土壤水分和养分。

技术领域

本发明属于土壤生态修复技术领域，具体涉及一种重金属吸附固定材料及其制备方法和应用。

背景技术

由于工农业持续快速地发展，各行业每年都会排放大量重金属废水，进入到土壤和水体环境中。然而部分工业废水在排放之前却没有得到及时、有效地处理，再加上大气沉降、污水灌概、农田施肥及除草剂的过度使用，导致土壤、水环境中重金属的污染问题日渐突出。现有的工程治理方法或化学治理方法因为工程量大、费用较高、修复耗时较长、可能存在二次污染的风险等原因，不适于大面积的重金属污染治理。在高效治理重金属污染的技术中，吸附法的吸附效果十分显著，但因吸附材料费用高而无法大规模使用。

研究发现，生物质炭对土壤重金属具有一定的吸附作用，其主要机制主要为物理—化学过程的共同作用，例如静电相互作用、离子交换作用、表面吸附等。然而，由于生物质炭制炭过程粗犷，制炭原料参差不齐，表面基团种类、基团位点有限等问题，使得生物质炭对土壤重金属离子的吸附效果受到限制，且不具有对重金属离子的选择性。

螯合剂通过与土壤中的重金属离子发生化学反应，生成螯合物，而能够稳定的固定重金属，然而，这种固定是相对的，随着时间的延续以及水环境的变迁，重金属将缓慢流失，致使污染扩散，造成二次污染。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种重金属吸附固定材料，以解决现有技术中重金属污染土壤修复成本高，生物质炭吸附效果不良、选择性差，螯合剂容易造成二次污染的技术问题。

本发明还提供了一种上述重金属吸附固定材料的制备方法及上述重金属吸附固定材料的用途。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种重金属吸附固定材料，由生物质炭键合螯合基团形成，所述螯合基团至少含有胺基、羧基或巯基中的一种。

一种如上所述的重金属吸附固定材料的制备方法，包括以下步骤：

a.获取生物质炭；

b.生物质炭表面环氧化，制备改性生物质炭；

c.改性生物质炭键合螯合基团，制备重金属吸附固定材料。

一种如上所述的重金属吸附固定材料在重金属污染土壤修复中的应用。

本发明采用上述技术方案，其有益效果在于：

本发明提供了一种重金属吸附固定材料，通过将螯合剂键合在生物质炭上，利用生物质炭的吸附作用以及螯合剂的螯合作用的协同作用，固定土壤中的重金属离子，不仅能够有效的降低土壤中游离重金属离子的含量，且受到生物质炭与土壤亲和力的影响，重金属离子被固定后，能够稳定存在，在水迁移过程中，难以扩散，降低重金属离子二次污染风险。另一方面，通过将螯合剂键合在生物质炭上，使得吸附材料表面吸附位点增多，使所得到的吸附材料对重金属离子的吸附能力显著提高，且改善了所得吸附材料的选择性吸附能力。再一方面，生物质炭的存在，能够有效地提高土壤的透气性与持水率，改良土壤的团粒结构和理化性质，增加土壤肥力，在植物根系为微生物提供载体场所。