[发明专利]一种Si/Fe复合镉污染土壤改良剂及其制备和应用方法

说明书

本发明公开了一种Si/Fe复合镉污染土壤改良剂及其制备和应用方法，具体方法包括：(1)将Fe(NO₃)₃和NaOH溶液混合制备改性剂；(2)取纯化硅藻土与改性剂溶液，混匀，搅拌至泥浆状；(3)将混合物烘焙，即得Si/Fe复合镉污染土壤改良剂。按照施用量将所得改良剂施入镉污染土壤，能使土壤可交换态镉含量降低37.5％，含水率提高了58.2％，有机质与pH值不发生大幅度改变，本发明能在有效控制土壤镉污染的同时，保持土壤pH值、有机质等基本理化性质的稳定，且原材料价廉易得，工艺简单，成本较低，无二次污染。

技术领域

本发明涉及镉污染土壤改良剂及其制备领域，具体涉及一种Si/Fe复合镉污染土壤改良剂及其制备和应用方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的重要资源之一，但是随-着工业化进程的推进，土壤镉污染越来越严重。从近年的有关研究来看，我国各地均存在着不同程度的镉污染问题。目前，我国土壤镉污染涉及11个省市的25个地区。比如，上海蚂蚁浜地区污染土壤镉的平均含量达21.48mg/kg，广州郊区老污灌区土壤镉的含量高达228.0mg/kg。我国农田土壤的镉污染多数是由于进行工业废水污灌造成的。据统计，我国工业每年大约排放300亿～400亿t未经处理的污水，引用工业废水污灌农田的面积占污灌总面积的45％。在大田作物中，镉是我国农产品主要的重金属污染物。据报道，我国污灌区生产的大米镉含量严重超标，例如，成都东郊污灌区生产的大米中镉含量高达1.65mg/kg，超过WHO/FAO标准约7倍。我国土壤受镉污染的程度已相当严重，土壤镉污染造成水稻、蔬菜等农产品的质量下降、产量降低，并且严重威胁到当地居民的身心健康，影响我国农业的可持续发展。

硅藻土是古代单细胞低等植物硅藻遗体堆积后经过初步成岩作用而形成的一种具有多孔性的生物硅质岩。物质组份主要是硅藻，矿物成分为非晶质态的蛋白石，化学成分为无定性的SiO₂以及少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂、Na₂O等。硅藻土原矿一般都含有较多的杂质，这些杂质一部分包裹在硅藻土壳的外表面，另一部分则隐藏在硅藻土骨架之中，这些杂质堵塞了硅藻土微孔，降低了硅藻土的比表面积，占据了硅藻土吸附点位，阻碍了溶液中的离子进入硅藻土骨架，同时硅藻土还存在较为明显的理化构造缺陷，这些都极大地限制了硅藻土的吸附能力。因此，需要对硅藻土进行改性以提高其吸附能力。

在众多重金属污染土壤治理方法中，施加改良剂因稳定性高、可靠性好、操作简单高效等优点而被广泛使用。本发明的是研究硅藻土负载羟基铁修复镉污染土壤，硅藻土是一种具有巨大的比表面积和众多的孔道的黏土矿物，但是天然的硅藻土对土壤重金属污染的治理效果并不明显，对硅藻土改性是其处理重金属污染的必然趋势。羟基铁和硅藻土在单独使用时均在一定程度上可控制重金属污染土壤，但硅藻土理化结构存在缺陷，而羟基铁单独使用时存在极易氧化、易团聚等不足。所以，对硅藻土进行羟基铁负载，不仅能改善硅藻土表面及微孔结构，提高硅藻土对重金属的吸附性能，还可以保持羟基铁固有特性，增强其稳定性，提高回收率。因此，进行硅藻土负载羟基铁控制土壤镉污染效应的研究具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效降低土壤镉的生物有效性(可交换态镉含量)，又不影响土壤耕作性能的改良剂及其制备和应用方法。硅藻土负载羟基铁能使土壤可交换态镉含量降低37.5％，且原材料价廉易得，工艺简单，成本较低，无二次污染。

本发明的技术方案如下：

一种Si/Fe复合镉污染土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Fe(NO₃)₃和NaOH溶液混合制备改性剂；

(2)取纯化硅藻土与改性剂溶液，混匀，搅拌至泥浆状；