3)熱處理法是將污染土壤加熱,使土壤中的揮發(fā)性污染物(Hg)揮發(fā)并收集起來(lái)進(jìn) 行回收或處理,此方法僅適用于揮發(fā)性重金屬,對(duì)鎘的去除有限。
[0019] 4)電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽(yáng)極或陰 極被移走,但修復(fù)效果與土壤pH、緩沖性能、土壤組分及污染金屬種類(lèi)相關(guān)性大??傮w來(lái)說(shuō), 此類(lèi)方法具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),但實(shí)施復(fù)雜、需花費(fèi)大量的人力與財(cái)力,對(duì)換出的土 壤存在滲漏以及二次污染的可能,同時(shí)恢復(fù)土壤結(jié)構(gòu)和肥力所需時(shí)間較長(zhǎng),且受自然條件 限制較大,會(huì)減少農(nóng)作物的產(chǎn)量,降低經(jīng)濟(jì)效益。 (2)化學(xué)修復(fù)技術(shù) 化學(xué)修復(fù)就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑,增加土壤有機(jī)質(zhì)、陽(yáng)離子代換量和粘粒 的含量,改變pH、Eh和電導(dǎo)等理化性質(zhì),使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和 拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性?;瘜W(xué)修復(fù)主要有沉淀法、有機(jī)質(zhì)法、吸附法等。
[0020] 常用的改良劑有:石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進(jìn)還原作用的有機(jī)物 質(zhì)。施用石灰、礦渣等堿性物質(zhì),或鈣鎂磷肥等堿性肥料,可減少植物對(duì)重金屬的吸收。Cd 的活性通常受土壤酸堿性的影響很大,Naidu等[N aidu R, KookanaR S, SumnerM E · Cadm ium sorp2 tion and transport in variab Ie charge soils [ J]. Environ. Qua. I, 1997, 26: 602) 617.]通過(guò)對(duì)Cd污染的土壤施用石灰750kg/hm2,可使土壤中重金屬 有效態(tài)含量降低15%左右,從而有效地抑制作物對(duì)Cd的吸收。
[0021] Cd和Zn通常是伴生的,具有相似的化學(xué)性質(zhì)和地球化學(xué)行為,因而Zn具有拮抗 Cd被植物吸收的特性。通過(guò)向Cd污染土壤中加入適量Zn,調(diào)節(jié)Cd /Zn比,可以抑制植物 對(duì)Cd的吸收,可減少Cd在植物體內(nèi)的富集。另外,某些抑制劑的加入也可以降低水稻對(duì)鎘 的富集。陳濤等在鎘污染土壤中噴二硝基酚鎘抑制劑,結(jié)合淹水,米鎘由l.l〇mg/kg降到 0. 40mg/kg,降低了 64%[陳濤,吳燕玉,孔慶新等.農(nóng)業(yè)鎘污染與防治.態(tài)學(xué)雜志,1985 (2) : 24 - 30 ]。
[0022] 化學(xué)修復(fù)的效果比較理想而且費(fèi)用不大,但穩(wěn)定性不強(qiáng),存在重金屬再度活化的 問(wèn)題。根據(jù)土壤中重金屬的特點(diǎn),它易與一些配位化合物反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,易與一些 酸根離子反應(yīng)形成沉淀。在已被污染的土壤中加入一些絡(luò)合物或酸根離子,使土壤的pH值 環(huán)境發(fā)生改變,以便使土壤中的重金屬穩(wěn)定得存在下來(lái),再進(jìn)行清水淋洗。此類(lèi)方法不適合 大面積的污染地塊。
[0023] (3)生物修復(fù)技術(shù) 生物修復(fù)法是利用某些特殊的植物、微生物和動(dòng)物,通過(guò)新陳代謝作用,吸收去除土壤 中的重金屬或使重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化,降低重金屬的毒性,凈化土壤。主要有動(dòng)物修復(fù)、微生物 修復(fù)、植物修復(fù)等技術(shù)。動(dòng)物修復(fù)主要利用土壤中的某些低等動(dòng)物蚯蚓、鼠類(lèi)等吸收土壤中 的重金屬;微生物修復(fù)是利用土壤中的某些微生物等對(duì)重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原 等作用,降低土壤中重金屬的毒性。
[0024] 植物修復(fù)是利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來(lái)清除土壤中的 重金屬。中國(guó)科學(xué)院地理所的陳同斌研究員2009年發(fā)現(xiàn)了能超富積鎘的植物一蜈蚣草, 然而卻并未得到大面積的農(nóng)田應(yīng)用,其原因包括:該項(xiàng)技術(shù)相對(duì)治理周期較長(zhǎng),需要數(shù)年時(shí) 間,在這期間農(nóng)民不能種田,這樣農(nóng)民要承受修復(fù)及農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)損失,這是他們無(wú)法接受 的,因此該項(xiàng)技術(shù)雖然被推崇為最具市場(chǎng)潛力的綠色環(huán)保技術(shù),但是卻無(wú)法得到大面積的 應(yīng)用。
[0025] 生物修復(fù)技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單,投資較少,但治理過(guò)程較長(zhǎng)。用此類(lèi)方法在去除污染物的 選擇上應(yīng)根據(jù)實(shí)際污染的情況而定,由于食物鏈的作用,這些方法的選取時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)食 用類(lèi),以免危害人體健康。
[0026] 1. 3. 4 小結(jié) 雖然重金屬,貼別是鎘的土壤修復(fù)方法眾多,但絕大部分方法尚處在實(shí)驗(yàn)室批實(shí)驗(yàn)和 模擬試驗(yàn)階段,已達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用程度的成熟方法很少。當(dāng)前的研究側(cè)重于尋求治理效率高, 治理費(fèi)用低和現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)的方法。
[0027] 湖南省農(nóng)業(yè)專(zhuān)家介紹,湖南是目前全國(guó)土壤酸化面積最大的一個(gè)省,全省耕地中 有三分之二存在不同程度的酸化現(xiàn)象。土壤酸化帶來(lái)的直接影響,是增加鎘在土壤中的活 性使其更容易被作物吸收,從一定程度上加劇了鎘污染的危害。因此,針對(duì)湖南各污染水稻 土性狀的差異,結(jié)合各種土壤重金屬修復(fù)技術(shù),研究及集成適于湖南各水稻土類(lèi)型的重金 屬修復(fù)技術(shù),對(duì)全省乃至全國(guó)的國(guó)計(jì)民生具有重大意義性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0028] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足,提出了一種應(yīng)用去除土壤中重金屬的多孔 復(fù)合材料的制備方法。
[0029] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種應(yīng)用去除土壤中重金屬 的多孔復(fù)合材料的制備方法,包括如下步驟: 1) 稱(chēng)取一定量的多孔材料原材放入球磨罐內(nèi),再加水、分散劑混合,并置入磨球,讓混 合材料在球磨罐內(nèi)進(jìn)行球磨; 2) 取出球磨后的漿料過(guò)篩網(wǎng),裝入不銹鋼盤(pán)內(nèi),然后一起放入烘箱進(jìn)行烘干; 3) 把干燥完成的泥粉通過(guò)擠壓機(jī)進(jìn)行成型成球,把球放入烘箱干燥,干燥水分低于 〇. 8%,最后使用電爐在還原或者氧化氣氛中,在500-1000°C的溫度下燒結(jié),從而得到了多孔 性材料基體; 4) 將經(jīng)過(guò)步驟3)制得的多孔性材料基體浸泡在濃度為0.5-5%的稀酸溶液中,在 50-90°C的溫度下放置0. 1-5小時(shí),然后在80-150°C的溫度下干燥; 5)將經(jīng)過(guò)步驟4)取得的產(chǎn)物再投入有機(jī)液體或者水溶液中,在50-150°C的溫度下與 硅烷偶聯(lián)劑或有機(jī)分子溶液中反應(yīng),從而合成多孔復(fù)合材料。
[0030] 優(yōu)選地,所述步驟1)中的多孔材料原材為鉀長(zhǎng)石、膨潤(rùn)土、石英粉、方解石、滑石 粉、石墨粉、煤矸石、煤粉、鋁礬土、方解石、有機(jī)聚合物材料中的一種或多種的混合物。
[0031] 優(yōu)選地,所述步驟1)中的分散劑為三聚磷酸鈉,且球磨罐內(nèi)的多孔材料原材、水、 磨球和分散劑的重量比為1 : 0.8 : 2 : 0.003。
[0032] 優(yōu)選地,所述步驟4)中的稀酸溶液為稀硫酸、稀鹽酸或稀硝酸。
[0033] 優(yōu)選地,所述步驟5)中的有機(jī)液體為苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、 甲基丁酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯和醋酸丙酯中的一種。
[0034] 優(yōu)選地,所述步驟5中的硅烷偶聯(lián)劑為Y-氨基丙基三甲(乙)氧基硅烷、Y-巰基 丙基二乙氧基娃燒、和N-β -氛乙基-γ -氛丙基甲基二甲氧基娃燒中的一種。
[0035] 優(yōu)選地,所述的有機(jī)分子溶液為含羧酸基、醇基、氨基能與重金屬元素起絡(luò)合和化 學(xué)反應(yīng)的有機(jī)分子溶液。
[0036] 優(yōu)選地,所制得的多孔復(fù)合材料粒徑為I -2000mm,孔隙率為20-80%,孔徑為 5nm_800nm,比表面積為 0· 1-1000 m2 /g。
[0037] 該多孔復(fù)合材料為顆粒狀,且顆粒的一維長(zhǎng)度為0. 5-100mm,多孔復(fù)合材料實(shí)際使 用時(shí)為細(xì)顆粒狀,細(xì)顆粒包裹于網(wǎng)袋中便于從泥漿或泥漿中再撈出來(lái)。
[0038] 多孔復(fù)合材料可直接均勻的摻入到受重金屬污染的水田中。發(fā)明材料的用量根據(jù) 田泥中所含重金屬的總量計(jì)算(保證能吸附至少80%的重金屬)。材料顆粒的1維長(zhǎng)度可為 I-IOOcm的粗顆粒(或