[发明专利]利用可再生磁性矿物复合材料修复污染土壤并原位回收六价铬的方法

说明书

本发明公开了一种利用可再生磁性矿物复合材料修复污染土壤并原位回收六价铬的方法，将主要成分为磁铁矿和磁黄铁矿的磁性矿物复合材料加入六价铬污染土壤中充分混合，经过一定修复时间，有效降低土壤中的六价铬，修复后利用外加磁场将磁性材料与土壤分离，得到的土壤中六价铬含量低于国家风险管控标准；同时将分离后的磁性材料进行超声清洗，得到高含铬产物可进一步利用，再生的磁性材料可循环用于六价铬污染土壤的修复。该方法具有很大的经济效益和社会效益，所用磁性矿物复合材料对土壤中的六价铬修复效果明显，成本低廉，操作方法简单，且无二次污染，有利于大规模推广和应用。

技术领域

本发明涉及对土壤中六价铬重金属污染的原位回收去除方法，属于矿物与功能材料性质研究以及土壤污染治理技术领域，尤其涉及一种利用可再生的磁性矿物复合材料对六价铬污染土壤原位循环修复的方法。

背景技术

随着我国经济发展，重金属污染问题日益严重。其中金属铬在工业上应用十分广泛，如毛皮、制革行业、纺织、印染以及电镀行业等。生产过程中产生大量的含六价铬废水及废渣，造成严重的土壤六价铬污染。六价铬的毒性极大，在环境中通常以铬酸盐、重铬酸盐等形式存在，在土壤中易迁移，且极易被人体吸收，致癌致畸，严重影响生命健康。因此土壤六价铬污染的治理一直是各国土壤重金属污染治理领域的重中之重。已有的土壤六价铬处理方法包括化学还原法、生物修复法、电动修复法、垂直阻隔法等，其中化学还原法最为常用，包括化学还原与化学沉淀两个步骤，其基本原理是先使用亚硫酸钠、硫酸亚铁、多硫化钙等还原剂，将土壤中的Cr(VI)还原为Cr(Ⅲ)，然后再加入石灰等氢氧化物调节土壤pH值将Cr(Ⅲ)转化为沉淀。这种方法见效快，但修复效果不持久，修复产物遗留在土壤中易“返黄”。生物法是利用可以吸收六价铬的植物或微生物对环境中的六价铬进行去除，但生物生长需要严格的条件，且修复周期较长，实际应用并不广泛。电动修复法及阻隔法同时存在设备复杂、能耗较大、成本偏高等问题。因此针对土壤六价铬污染，亟需开发一种可因地制宜，操作方法简便，成本可控，且无二次污染的新方法。

与化学药剂相比，矿物材料具有明显的成本优势，同时矿物材料具有电子缓释性，可持久保证土壤中有足够电子还原六价铬。磁黄铁矿与磁铁矿是自然界中广泛存在的铁基矿石。其中磁黄铁矿已被证实对水体中的六价铬具有良好的吸附去除效果，矿物晶格中的Fe²⁺及S^2-都可以作为还原剂提供电子，使六价铬快速转化为毒性较小的三价铬，同时一步沉淀。磁铁矿具有强磁性，在外加磁场下便于固液分离，因此也广泛应用于污染治理领域。若开发一种自然条件下两种铁基矿物复合而成的矿物材料，能够既具备铁硫化物的强还原性，又具备铁氧化物的强磁性，在土壤中将六价铬还原并富集，再通过外加电磁场将磁性材料与土壤分离，回收六价铬同时，降低土壤中残留的含铬产物，有效修复污染土壤，并从根本上避免“返黄”，对重金属污染治理具有产生重大意义。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种修复六价铬污染土壤的新方法，针对土壤中的六价铬，利用磁性矿物复合材料实现原位快速安全、无毒无害的回收去除，从根本上避免六价铬污染土壤发生“返黄”。

本发明的技术方案如下：

一种高效修复六价铬污染土壤的方法，将磁性矿物复合材料破碎加工，加入六价铬污染土壤中充分混合，一段时间后通过外加电磁场实现磁性材料与土壤的分离，回收磁性材料，得到六价铬含量低于国家风险管制值的土壤，其总铬含量也低于国家规定的风险筛选值；所述磁性矿物复合材料的主要成分为磁铁矿和磁黄铁矿，其中磁铁矿的质量分数为75％～85％，磁黄铁矿的质量分数为15％～25％。

进一步的，将与土壤分离得到的磁性材料进行超声清洗，得到含铬产物和再生的磁性矿物复合材料，收集得到的含铬产物用于进一步提取铬，清洗后的再生磁性矿物复合材料循环添加至六价铬污染土壤中，充分混合，修复一段时间后磁性分离，测试土壤中六价铬含量变化，仍然可达到六价铬土壤修复标准。