[发明专利]一种用于处理土壤中六价铬的还原剂及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于处理土壤中六价铬的还原剂及其使用方法，该还原剂所需原料按以下重量配比是：七水合硫酸亚铁28g、硼氢化钾17g，海藻酸钙0.1‑0.5g；制备工艺是：1)先将七水合硫酸亚铁与海藻酸钙溶于1L的无氧水中，制备成七水合硫酸亚铁‑海藻酸钙混合液；2)将硼氢化钾溶于1L的无氧水中，制备成硼氢化钾溶液；3)将上述硼氢化钾溶液加入到七水合硫酸亚铁‑海藻酸钙混合液中，反应完全后收集固体沉淀物、清洗至中无硼氢化钾为止，再于60℃真空干燥8小时即可制得还原剂。使用本发明还原剂处理毒性高、迁移性强的六价铬污染的土壤，可以显著降低土壤中水溶性六价铬的含量，对六价格的还原效率可以达到98％以上，大大降低六价铬的环境风险水平。

技术领域

本发明属于土壤重金属污染治理技术领域，具体是一种用于处理土壤中六价铬的还原剂及其使用方法。

背景技术

铬是铬盐生产、皮革制造等领域广泛使用的一种金属元素，而随着市场需求的扩大，以金属铬为原材料的产业链逐渐兴起并扩大，但由于缺乏成熟的副产品处理技术以及环保意识，大量的金属铬进入到了土壤和水环境之中。由于铬在环境中难以降解，一旦进入土壤或水体，随着污染物的迁移转化，会在食物链中进行生物富集和积累，破坏生物体正常生理代谢活动(容群，2018)。铬在环境中通常有三价铬(Cr(III)))和六价铬(Cr(VI))两种存在形式，而以Cr(VI)的毒性最强，可迁移能力最高，极易造成土壤和地下水的污染(孟凡生等，2016)，已经成为了危害生态环境的最重要的重金属之一。

对于重金属污染的土壤，现有的主要修复方法包括物理化学技术和植物修复技术，根据其作用过程和机理，物理化学技术主要包括化学固化、土壤淋洗和电动修复；植物修复技术包括植物稳定、植物挥发和植物提取。其中刘有势等(刘有势等，2015)采用十二烷基苯磺酸钠对土壤中总铬的去除作用研究对去除效率在27.3％～84.9％，但是大规模治理铬污染土壤时，温度调节和土壤粒径方面的处理成本过高；颜建婷等(颜建婷，2015)采用生物表面活性剂去除土壤中重金属总铬的去除率为7.64％～96.08％，但是生物表面活性剂要比化学表面活性剂难获取，产量少、市售价格高，是修复污染土壤的限制因素；张佳等(张佳等，2015)采用柠檬酸淋洗去除土壤中铬的实验研究中对铬的去除率为80.7％；苗昱霖(苗昱霖等，2012)等采用淋洗法去除土壤中铬污染的研究中对铬的去除率为87.12％。

上述方法主要是针对土壤中总铬的去除，即采用吸附固定法予以固定土壤中的铬，降低其迁移性。但我们知道，土壤中总铬主要以Cr(III)和Cr(VI)两种价态存在，其中六价铬的毒性和迁移性都是三价铬的数倍，对环境和人体的危害更大。因此通过将Cr(VI)还原成Cr(III)并使其被固定是一种更加有针对性的治理铬污染的方法。

纳米零价铁是一种粒径在1nm～100nm的颗粒，因为其比表面积大、吸附性和还原性强，在铬污染方面具有较好的应用前景(李钰婷等，2012)。但是因为纳米零价铁的粒径小、比表面积大以及自身的磁性等特点造成它易氧化和团聚，从而使其粒径变大，反应的比表面积减少导致降解效率的降低(高园园等,2013)。并且由于纳米零价铁暴露在空气中极易被氧化，降低其功能特性，因此，需要克服纳米零价铁的上述材料缺陷，提高纳米零价铁的还原和吸附特性具有技术创新性。目前对纳米零价铁的改性包括使用淀粉(高国振等，2014)，羧甲基纤维素(成岳等，2013)，海藻酸钠(陈凌嘉等，2018)等，而通过以上述材料改性得到的纳米零价铁的应用大多集中在水污染环境治理(赵凤，2018)，河道底泥重金属(Cd)溶出(陈凌嘉等，2018)，以及有机污染物的治理方面。但随着土壤污染问题的日益凸显，特别是以皮革制造等铬盐生产加工企业所引起的周边生态环境的污染问题更为突出，因此，在目前的场地土壤修复应用中，特别是六价铬存在的土壤环境中，亟待开发以还原作用降低土壤中六价铬的毒性和迁移性的材料的制备和应用，并且对于土壤环境的特殊性，应保证所使用的材料不会造成土壤的二次污染，即优先考虑土壤故有的大量元素，而不引入其他可引起土壤质量下降的元素等。这对于还原土壤中的六价铬，降低其生态环境风险具有重要的理论指导和实践意义。

发明内容