[发明专利]原位钝化固定铀核素和伴生重金属的修复剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种原位钝化固定铀核素和伴生重金属的修复剂及制备方法，首先利用生物废弃物制备角蛋白溶液，然后将角蛋白溶液与羟基磷灰石粉末混合搅拌均匀，35～65℃温度下震荡，制得角蛋白‑HAP复合沉淀物，再过滤、清洗、脱水干燥、研磨粉碎，得到原位钝化固定铀核素和伴生重金属的修复剂。本发明的角蛋白‑HAP复合材料中兼具有铀酰离子和重金属离子超高选择性的活性基团，可同时快速捕获铀尾矿中铀酰离子及伴生重金属离子，最后实现铀和有害金属离子的稳定化和固定化，降低其迁移性和生物可利用性。角蛋白溶液和羟基磷灰石的原材料均可采用天然生物废弃物，原料广泛且成本低廉，绿色环保无二次污染，符合资源化循环利用的特点。

技术领域

本发明属于污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种原位钝化固定铀核素和伴生重金属的修复剂及制备方法。

背景技术

随着核能工业的迅速发展，铀矿山资源被相继发现和开采。我国的铀矿规模小，开采能效较低，三废产生量高(每吨金属铀的尾矿产量约为0.5～1.2×103t)，且大部分的铀矿主要分布在湘、赣、粤等人口相对稠密、降雨量充沛的地区，铀资源勘探和开采过程，产生了数量庞大的铀尾矿和铀废矿石堆。尾矿区地表经常年的雨水冲刷、风化等作用，放射性核素U及伴生有毒有害重金属元素对周边空气、水体、土壤、植被等造成长期的生态安全威胁，并通过大气循环、水循环等不断恶化人居环境，重金属通过食物链进入人体导致癌症发病率迅速提高，危害人类身体健康，增加社会负担。

因历史原因，我国铀尾矿堆存量大、占地面积广、距离人居村落较近等特点，尾矿中以铀核素为代表的各类重金属核素迁移扩散进入居住环境，迫切开展退役铀矿山尾矿区的妥善处置和周边污染土壤的生态有效修复，需要以有效阻断重金属迁移技术为核心的重金属污染治理技术。

目前，铀尾矿及周边污染土壤的修复治理方法主要有四类，分别为物理覆盖、生物/化学修复、尾矿回填和超富集植物修复等，物理覆盖是指将隔离材料覆盖在废渣石上，降低氡析出量并起到外照射屏蔽防护作用，常用的有红土(黄土)、沥青、水体、塑料膜、混凝土等，其中，混凝土和沥青的治理效果好，但价格相对昂贵，且不利于植被绿化及尾矿堆坝的长期稳定；塑料膜使用周期有限，损耗严重；水体因其流动性，易造成二次污染；物理覆盖方法本质上不是以降低危害水平，而是以暂时隔离、封闭危害为目的的短期治理措施，随着长期降水淋溶、洪涝灾害和气候、气象条件的变化，铀尾矿库/坝污染扩大的潜在风险水平持续升高，维护成本高，难以满足对铀尾矿的环境危害治理长期性要求。生物/化学修复方法是通过增加阳离子交换量的方式，形成难溶金属有机络合物，从而实现对放射性核素和有毒重金属离子的原位固定。例如腐殖酸有机钝化技术，腐殖酸稳定固化效果取决于腐殖酸分子量，分子量越大时，芳构化程度越高，则迁移性越弱，稳定性越强。但腐殖酸中的低分子量有机酸(如：柠檬酸)易与放射性核素和重金属离子形成小分子可溶性络合物，反而增大了环境中污染扩散的风险。同时，腐殖酸的使用还可能引入过量有机、无机二次污染(如猪粪、鸡粪中难以降解的铜、铅、汞、砷、抗生素等)，恶化土壤微环境，增加了后续治理难度。超富集植物修复的主要缺点是修复效率偏低，且存在与其他修复方式难以兼容的缺点，另外，富集放射性核素和特定重金属污染后，植物地上部分植株或其根部毒物富集区域成为新的污染源，后续处置存在现实困难。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种原位钝化固定铀核素和伴生重金属的修复剂及制备方法，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种原位钝化固定铀核素和伴生重金属的修复剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)对生物废弃物进行除杂、水洗、干燥和粉碎预处理，预处理后的生物废弃物加入还原剂和变性剂的混合溶液中，搅拌溶解，溶解后的混合溶液离心过滤除杂，得到角蛋白溶液；