[发明专利]一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂及其制备方法

权利要求书

1.一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性纳米零价铁10～20份、填料20～45份、高分子聚合物4～7份、氨基酸组合物3～5份、缓释碳源3～7份、复合微生物菌剂1～3份、去离子水30～55份；

其中，所述填料由膨润土、海泡石、凹凸棒土按照质量比1:1:1混合而成；

所述高分子聚合物包括：羧甲基壳聚糖2～3份、聚乙二醇丙烯酸酯1～2份、阴离子聚丙烯酰胺1～2份；

所述氨基酸组合物由亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸和精氨酸按照质量比1:3:1:2:4混合而成；

所述缓释碳源由锯末、稻壳和玉米淀粉按照质量比1:2:1混合而成；

所述复合微生物菌剂包括：放线菌0.2～0.8份、光合细菌0.1～0.5份、酵母菌0.4～0.9份、乳酸菌0.3～0.8份；

改性纳米零价铁的制备方法为：将FeSO₄·7H₂O溶解到乙醇水溶液中，然后向混合溶液中加入NaBH₄溶液和十六烷基三甲基溴化铵，然后以150～300W的功率超声分散处理20～45min；最后将混合体系过滤后在氮气保护条件下真空干燥处理，即可得到改性纳米零价铁；其中，FeSO₄·7H₂O、乙醇水溶液、NaBH₄溶液和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为3:9:1:2；NaBH₄溶液的体积浓度为10～15％，乙醇水溶液的体积浓度为25～30％。

2.根据权利要求1所述的一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按比例称取所述改性纳米零价铁、填料、高分子聚合物、氨基酸组合物、缓释碳源、复合微生物菌剂和去离子水；

S2、将步骤S1所述的填料和高分子聚合物加入到水热反应釜中，在85～120℃条件下反应0.5～2.5h，反应过程中以55～75r/min的转速持续搅拌；反应完成后，将反应产物利用乙醇超声洗涤3～5次，然后在45～65℃、-0.09～-0.12MPa条件下真空干燥处理25～45min，得到物料A；

S3、将步骤S1所述的氨基酸组合物、缓释碳源、复合微生物菌剂和去离子水依次加入反应釜中，然后在15～30℃、20～40kHz条件下以3000～5500r/min的速度超声分散处理35～65min，得到物料B；

S4、将步骤S1所述的改性纳米零价铁、步骤S2所得物料A和步骤S3所得物料B依次加入到球磨机中，控制筒体转速为12～18r/min，温度为5～15℃，反应33～48min后离心分离、干燥处理，最后将干燥产物经100～300目筛网筛选后，即得所需土壤修复剂；

步骤S2中，所述填料使用前，将填料置于高压蒸汽反应釜中，并通入饱和蒸汽，然后在380～420℃、2～5MPa条件下活化15～35min，待物料冷却后粉碎至粒径为500～700nm，得到活化填料；

步骤S3中，所述缓释碳源使用前，将缓释碳源加入水热反应釜中，以3～5℃/min的升温速率升温至55～75℃，反应20～40min；待反应物料冷却至常温后，浸泡在体积浓度为20～25％的氨水中浸渍处理1～3h。

3.根据权利要求2所述的一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，将所述活化填料置于浓硫酸溶液中酸化处理3～7h，然后水洗至中性，最后在1350～1450℃条件下烧结3～5h，其中，所述浓硫酸溶液的体积浓度为85～92％。

4.根据权利要求2所述的一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述复合微生物菌剂使用前，将复合微生物菌剂与蒸馏水按照体积比1:3～5混合均匀，然后在24～43℃条件下培养5～15天，最后调节反应物pH至中性。

5.根据权利要求2所述的一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤S4进行之前，将所述改性纳米零价铁、物料A和无物料B的混合物在50～200r/min条件下振荡处理1.5～3.5h，振荡过程中以0.5～0.8mL/min的供气速度向混合物中通入通N₂。

6.根据权利要求1所述的一种基于改性纳米零价铁的土壤修复剂，其特征在于，所述改性纳米零价铁制备完成后，将改性纳米零价铁平铺于峰值为220～250nm的低压汞气灯下方55～65mm处，照射14～16h后取出。