[发明专利]一种矿物分馏溶解性有机质材料及其制备方法与在重金属钝化中的应用

说明书

本发明公开了一种矿物分馏溶解性有机质材料及其制备方法与在重金属钝化中的应用；材料的制备方法为：三价铁盐加入DOM溶液中，调整pH到7‑8，搅拌获得矿物分馏溶解性有机质材料悬浊液；再离心、洗涤、冷冻、过筛后得到矿物分馏溶解性有机质材料。一方面分馏有机质后的铁矿物具有丰富的官能团，可以增强其与重金属的相互作用能力，提高对重金属的吸附量；另一方面分馏有机质后的新材料可以抑制水铁矿的矿物转化，减小水铁矿在矿物转化过程中重金属释放造成的二次污染。本发明具有制备工艺简单，原材料容易获得，无需特殊的仪器设备、投资少、成本低、且易实现且对重金属具有很强的吸附固定能力等优点。

技术领域

本发明属于重金属环境污染修复领域，具体涉及一种矿物分馏溶解性有机质材料及其制备方法与在重金属钝化中的应用。

技术背景

土壤是自然生态系统的重要组成部分，是人类赖以生存和农业生产的重要物质基础。随着社会经济高速发展，工农业生产活动导致重金属等各种污染物通过大气沉降、污水灌溉等途径进入土壤，并在土壤中不断富集造成严重的重金属污染。“镉大米”和“铬渣”等重金属超标的报导更是屡见不鲜，对环境和人体健康造成了很大的危害。

铁矿物是地球表生环境中最常见的物质，广泛存在于各种土壤和水体沉积物中。其中水铁矿因其颗粒尺寸小、比表面积大和无定型的多孔隙结构等特点,对重金属具有很强的吸附固定作用。但由于水铁矿自身的不稳定行，弱结晶结构导致其很容易向结晶态的铁氧化物(针铁矿和赤铁矿等)转化。在此过程中，重金属离子会再次释放到环境中，造成环境二次污染。过去的研究多集中在水铁矿对水体中的一些阴阳离子的吸附性能以及这些离子对水铁矿矿物转化的影响。然而由于水铁矿的不稳定性，这些结果并不令人满意。溶解性有机质作为有机碳中最活跃的部分，广泛存在于环境介质中，其与矿物和重金属之间存在复杂的界面反应机理。其相互作用对矿物和重金属的环境地球化学过程具有重要影响。已有研究表明环境中的一些小分子有机物可以明显抑制水铁矿的矿物转化。然而矿物有机质共同作用下对重金属的环境行为的影响还有待进一步研究。在此基础上，本发明提供一种抑制水铁矿分馏溶解性有机质形成的矿物-有机质复合材料，在增强其对重金属的固定钝化能力同时也可抑制矿物的次生矿化，对于重金属环境污染的修复治理具有积极意义。

发明内容

本发明的目的在于为提供一种矿物分馏溶解性有机质材料及其制备方法与在重金属钝化中的应用，通过利用DOM增强重金属于铁矿物的耦合配位作用，同时抑制亚稳态矿物的转化，从而降低重金属在环境中的迁移性。为进一步理解DOM存在下铁矿物转化过程中重金属的再分配机理提供理论基础。进一步为重金属环境污染的治理提供技术支撑。

本发明主要通过以下技术途径实现：

一种矿物分馏溶解性有机质材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)三价铁盐加入DOM溶液中，调整pH到7-8，搅拌获得矿物分馏溶解性有机质材料悬浊液；

(2)将步骤(1)所述的矿物分馏溶解性有机质材料悬浊液离心、洗涤、冷冻、过筛后得到矿物分馏溶解性有机质材料。

优选的，步骤(1)所述三价铁的摩尔浓度为0.01-0.1mol/L；

优选的，步骤(1)所述三价铁和DOM浓度的摩尔比为1:1-1:10(DOM浓度以总有机碳含量表示，利用Sievers M9e总有机碳(TOC)分析仪测得)。

优选的，步骤(1)所述搅拌的转速为200-300rpm，搅拌的时间为4-8小时。

优选的，三价铁的水解速率为25-100μmol min^-1。

优选的，步骤(2)所述离心的转速为8000-10000rpm；

优选的，步骤(2)所述洗涤为用去离子水洗涤，洗涤至固体材料电导率在100μS/cm以下；