[发明专利]一种重金属污染土壤用双层包覆土壤修复剂及制备方法

说明书

本发明涉及土壤修复剂技术领域，特别是涉及一种重金属污染土壤用双层包覆土壤修复剂的制备方法，包括：将纳米零价铁和海藻酸钠混合均匀，再加入氯化钙溶液中进行交联反应，即得包覆纳米零价铁的海藻酸钠凝胶微球；将包覆纳米零价铁的海藻酸钠凝胶微球和铁锰复合氧化物混合均匀，真空干燥，即得双层包覆土壤修复剂。本发明利用铁锰氧化物和海藻酸钠对纳米零价铁进行双层包覆，克服了单一海藻酸钠包覆层结构相对疏松、易碎、容易泄露等技术问题。其对重金属离子的吸附作用强，尤其对铬、铅等重金属离子钝化作用明显。

技术领域

本发明涉及土壤修复剂技术领域，特别是涉及一种重金属污染土壤用双层包覆土壤修复剂及制备方法。

背景技术

人类活动如矿山开采、金属冶炼、农田污灌、污泥农用以及肥料和杀虫剂的施用，已经造成了大量的土壤重金属污染，严重威胁着生态平衡、食品安全和人体健康。其中镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铬（Cr）和铅（Pb）被认为是主要重金属污染物中的“五毒”。《全国土壤污染状况调查公报》中显示：全国土壤总的超标率为 16.1%，污染类型以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%，耕地土壤点位超标率为19.4%。矿冶活动是重金属污染的主要来源。无论是受重金属污染较严重的工矿废弃地，还是污染程度相对较轻的农业污染土壤，往往表现为多种重金属的复合污染。更为复杂的是，污染土壤的各种重金属间通常会发生交互作用，为土壤重金属污染治理与修复技术的应用带来了困难。

此外，由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，导致了土壤污染。其中尤以土壤重金属污染危害大而影响深，由于重金属是不能被土壤的微生物所分解的，迁移性小，容易在土壤当中富集。当土壤中重金属含量超过它们的环境容量时，就直接作用于植物，在植物内富集，抑制植物的根系的生长，使植物叶片发黄，影响植物的光合作用，从而使植物生长缓慢，植株矮小，降低产量，甚至于绝收。对我国的农业发展造成重大影响，而且会通过食物链迁移到动物、人体中，危害人类和动物的健康。土壤中的重金属元素移动性较差、停滞周期较长且无法被有机物分解，这些重金属元素一旦在人体内集聚，将会引发癌症乃至遗传基因缺陷。

重金属的不可降解性决定了其将长期存在于土壤中。为了降低重金属污染物的生物有效性以及迁移性，在众多重金属污染治理技术中，重金属的稳定化技术被认为是经济有效、且对环境扰动较小的修复技术，已日渐受到重视，并逐渐应用于重金属污染场地的修复。

零价铁（zero valent iron，ZVI）技术，因其操作工艺简单、处理效率高、运行费用低、能 耗小、材料易得等特点，被视为一种较有潜力的土壤稳定修复技术。其中，纳米零价铁用于环境污染的修复是一种新的污染控制技术，纳米级别的零价铁（nano-scale zero-valent iron，nZVI）具有普通毫米级或微米级零价铁不能比拟的还原吸附能力，能高效得将污染物，如含氯有机物、有毒金属、无机化合物转变为低毒或惰性的物质。

纳米零价铁通常有较大的表面能，凭借其颗粒尺寸小、还原效果好等特点逐渐成为一种高效修复剂，纳米零价铁修复污染土壤的途径是利用纳米零价铁的还原性零价铁，与污染物发生反应，将高毒性、高活性的Pb²⁺、As⁵⁺、Cr⁶⁺等还原除去，降低其在土壤中的迁移性及生物可利用性，可广泛应用于土壤污染物中的重金属、无机污染物和有机污染物，在治理环境污染方面取得瞩目成就。然而，由于纳米零价铁颗粒表面静电荷引力、高表面能、颗粒间的范德华引力以及颗粒 表面的氢键及其他化学键作用，导致纳米颗粒容易形成聚合体，从而影响其应用。纳米零价铁在氧气存在的情况下，极易氧化成二价铁或者三价铁；另外，溶解氧和其他氧化物会造成纳米零价铁表面钝化，阻止反应进一步进行，同时也造成了相当一部分纳米零价铁的损失，导致修复效率较低。