[发明专利]重金属和有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用

说明书

本发明属于土壤中重金属和有机物的吸附技术领域，涉及一种重金属和有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用。本发明提供的重金属和有机物吸附凝胶材料，主要由树脂或填料、DTPA改性材料与丙烯酰胺凝胶溶液制备而成；其中，所述树脂包括XAD18，所述填料包括C18。将本发明的重金属和有机物吸附凝胶材料或凝胶吸附体应用在吸附土壤中的重金属和有机物，具有吸附容量大和解离性能好、洗脱率高的特点，并采用DGT原位动态采样技术测定土壤中有效态有机物，克服了传统结合相材料解离效率低、吸附能力差且耗时长的缺点，具有吸附能力强，原料来源广、成本低廉的优点。

技术领域

本发明属于土壤中重金属和有机物的吸附技术领域，具体涉及一种重金属和有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用。

背景技术

土壤是环境的四大要素之一，在自然生态系统中具有不可替代的作用。随着工业的发展、城市化和农业生产的现代化，土壤的污染问题日益凸显。土壤的污染来源广泛，包括采矿、冶炼、金属加工、化工、废电池处理、电子、制革和染料等工业排放的废气、废水、废渣、农用化肥和农药等，导致越来越多的农田土壤质量下降。土壤污染不仅改变了土壤理化性质，使土壤变坏，而且污染物阻碍或抑制土壤生物的区系组成与生命活动，影响土壤营养物质的转化和能量变换，导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低等。尤为严重的是，土壤中的有害重金属积累到一定程度就会对土壤植物系统产生毒害，甚至一些可交换态的重金属直接为农作物所吸收、富集，直接威胁到人类的生命和健康。由于有毒重金属在土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点；因此，土壤系统中的污染物包括有毒重金属污染和有机污染的修复和防治一直是国际上的难点和热点研究课题。

而准确采取土壤污染物是土壤监测、确定土壤污染程度并有效的进行土壤修复的前提。目前，土壤中有机物的采集方法可分为原位采样和离位采样两种，其中原位采样具有可同时处理多种污染物、效率高的优点。其中，重金属、抗生素和农药复合有效态高分辨垂直分布原位采样技术，主要具有以下特点：(1)能实现重金属、抗生素和农药共采集；(2)能实现重金属、抗生素和农药有效态采集；(3)能实现样品采集的原位采集；(4)能实现分辨率低至1厘米的高分辨垂直分布样品采集。

而实施重金属、抗生素和农药复合有效态高分辨垂直分布原位采样技术的关键在于，如何能有效地将取样药剂(如吸附剂、氧化剂、还原剂等)均匀加入土壤地下环境中，并顺利取出，快速地将取样药剂与有机物进行解离，确保后续检测结果的精准性；以及如何提高同时吸附土壤中重金属、抗生素和农药以及其他有机物的能力，在采集、运输、处理过程中，避免样品的污染或损失，保证结果的准确性等，是现阶段面临的技术难题；也成为近年来土壤环境检测和修复领域的研究热点之一。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种重金属和有机物吸附凝胶材料，能有效吸附土壤中污染物如重金属、农药、抗生素、塑化剂和多环芳烃等，吸附能力强，原料来源广、成本低廉。

本发明的第二目的在于提供一种凝胶吸附体，将重金属和有机物可利用态高效吸附在凝胶吸附体的表面，实现土壤垂直分布的同步高效吸附平衡。

本发明的第三目的在于提供一种凝胶吸附体的制备方法，该方法操作简便，条件温和，无需复杂的合成步骤及特殊的设备，成本低，效率高。

本发明的第四目的在于提供一种所述的重金属和有机物吸附凝胶材料或凝胶吸附体在吸附土壤中重金属和有机物方面的应用，能够同时吸附土壤中重金属、农药、抗生素、塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物，吸附能力强，并具有良好的解吸性能，为土壤监测、确定土壤污染程度以及有效的进行土壤修复提供有力的指导。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种重金属和有机物吸附凝胶材料，主要由树脂或填料、DTPA改性材料与丙烯酰胺凝胶溶液制备而成；