[发明专利]重金属处理用膦酸端基超支化树枝状聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环保材料技术领域，尤其具有30个膦酸端基，对土壤中的铅、铬、镉、铜重金属具有优异的钝化作用的膦酸端基超支化树枝状聚合物，具体是涉及一种重金属处理用膦酸端基超支化树枝状聚合物及其制备方法与用途，在工矿重金属土壤、稻田修复等领域具有广阔的前景。

背景技术

随着我国工业生产规模的不断扩大和城市化的快速发展，土壤正遭受不同程度的重金属污染，土壤重金属污染已成为威胁环境质量的最重要的方式之一。土壤重金属污染因其隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，对生态系统构成潜在的巨大威胁，并通过食物链影响人体和动物的健康。同时重金属污染可以导致土壤肥力退化、农产品产量降低和作物品质下降，严重影响环境质量和经济的可持续发展，重金属污染的严重性，也逐渐为人类所认识。因此寻找有效合理的方法治理和修复重金属污染具有重要意义。而湖南省是全国粮食的主产区，自古便有“鱼米之乡”和“天下粮仓”的美誉，担负着保障国家粮食安全的重大责任，但同时湖南省也是重金属污染最严重的地区之一，严重威胁了“湘米”的品质，对当地居民的健康造成了巨大的危害。

目前重金属污染土壤修复技术主要有物理修复、生物修复、化学修复。物理修复主要包括农业工程措施(换土及客土)，热处理、玻璃化和电动修复等。物理修复中对于微量超标的重金属农田采用较多，但农业工程措施适用于小面积污染土壤，由于涉及挖土和运土，耗费大量的人力、物力及财力，并且置换出来的土壤也须进行治理，因而处理成本高、很难治理深度污染特别是污染物渗入至饱和层土壤及地下水的场合、破坏原土壤结构及生态环境等。热处理法能耗大，操作费用高，且只适用于易挥发的污染物。玻璃化法成本较高，玻璃化后的土壤还要填埋，占地，浪费资源。电动法只适用于沙质土壤，且成本较高。

生物修复法是利用生物(微生物、植物和动物)的新陈代谢作用吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化，降低毒性，净化土壤。微生物修复是一种新兴的土壤修复手段，因其费用高、选种难等特点还处在研究阶段，植物修复法需要相当长的时间(几十年甚至几百年)且存在植物的处理问题。

化学修复包括化学淋洗修复和原位化学固定修复。淋滤法需要添加表面活性剂等，产生大量的废水，且污染废水迁移后，存在污染地下水的危险。

原位化学固定修复技术是目前研究最为热点，也是应用最为广泛的技术；原位化学固定方法从成本和时间上能较好的满足治理土壤中重金属污染的要求。通过往土壤中加入钝化剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化一还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，可显著减少重金属进入食物链，可以实现环保与生产的协调发展以及确保社会与经济的持续发展。

现有的传统钝化剂主要是无机钝化剂及有机钝化剂。无机钝化剂主要包括矿物质类(海泡石、膨润土、蒙脱土、沸石粉、凹凸棒、硅藻土、金属如铝锰铁的氧化物矿石等)、磷酸盐类(磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢钠盐)、碱性物质类(氧化钙、氢氧化钙、碳酸盐、碳酸氢盐等)，硫化物类(多硫化物、硫化氢盐、硫化物等)、生物炭类(秸秆炭粉、稻壳炭粉、笋壳炭粉等)。有机钝化剂包括腐殖酸、有机肥、鳌合剂等。

而无机钝化剂用量大，且钝化剂与金属离子的相互作用弱，耐酸碱性差，易于迁移，并对土壤的肥度影响大，同时还会造成二次污染，有机钝化剂用量小，且耐酸碱性好，迁移性低；因此目前常采用无机与有机钝化剂相结合的方法，用于土壤钝化修复。专利一种由海泡石及磷酸二钙组成的复合钝化剂(200910070713.4)，当加入钝化剂量为土壤9％时，可使土壤中有效态镉下降61％。专利一种由熟石灰、磷酸二氢钾、草木灰、蚕沙组成的复合钝化剂(201210227669.5)，钝化修复含Pb,Cd的土壤，当加入量为土壤的2％时，30天后，土壤有效态Pb下降47.61％，有效态镉下降50.57％。专利一种由氢氧化钙、粉煤灰、碳酸钠、聚丙烯酞胺、硫酸钠组成的复合钝化剂(201110203080.7)，原位钝化修复土壤，当加入量为5％,Pb,Zn,Cd,Cu的浸出均下降到原来40％以下。专利一种由稻壳炭、粉碎秸秆、过筛粉煤灰组成的复合钝化剂(201210244674.7)，当加入量为土壤的8％，可使土壤有效态Pb降低73.25％。