[发明专利]一种改性纳米零价铁协同微生物修复重金属污染土壤的方法

说明书

本发明属于重金属污染土壤修复的技术领域，公开了一种改性纳米零价铁协同微生物修复重金属污染土壤的方法。所述方法：(1)以羧甲基纤维素作为改性剂，采用液相还原法，利用还原剂将含Fe水溶性盐进行还原，从而获得羧甲基纤维素改性纳米零价铁；(2)将羧甲基纤维素改性纳米零价铁、厌氧微生物、水与重金属污染土壤混合均匀，静置反应，重金属污染土壤修复完成。本发明的改性纳米零价铁具有高分散性和抗氧化性，通过与微生物协同作用加快了零价铁腐蚀并生成高活性矿物，进一步提高改性纳米零价铁修复重金属污染土壤的效果。本发明具有处理效率高、工艺条件简单、二次污染少等优点。

技术领域

本发明属于重金属污染土壤环境的生态修复技术领域，具体涉及一种改性纳米零价铁协同微生物修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

近年来随着工业化和城市化的高速发展，大量重金属元素如铬、镉、铅等被应用于金属加工、电镀、制革、印染、电子等行业中。由于生产渗漏、废水肆意排放和废渣渗透等导致此类企业周边土壤重金属污染严重。重金属元素在土壤中滞留时间长，不易随水淋滤或被生物降解；当土壤重金属累计到一定程度时，容易转移到农作物体内，进一步通过食物链在动物和人体内富集，对人类健康与安全构成严重威胁。因此，重金属污染土壤的修复成为近年来环境领域研究的热点之一。

目前，重金属污染土壤修复从治理途径上主要分为两种。一种是直接将重金属从土壤中清除，使其存留浓度接近土壤重金属背景值或标准。另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，降低其在环境中的可提取性和生物可利用性。此途径因不破外土壤结构，处理过程简单且费用较低而受到重视，并逐渐应用于重金属污染土壤的修复。

使用纳米零价铁对重金属污染土壤进行原位修复是近年来发展起来的新技术。具有大比表面积和高反应活性的纳米零价铁可通过吸附、还原和固定作用将重金属还原为低毒性、难溶态的形态固定在土壤中，降低其可提取性和生物可利用性。但实验研究和应用表明，高表面能和自身磁性使纳米零价铁极易团聚和被空气氧化，这不仅制约了其在土壤的传输，而且往往还未与目标污染物接触就发生一定程度的氧化从而导致失活。此外，随着反应的进行，铁氧化物在表面的沉积会钝化纳米零价铁表面，从而阻碍了纳米零价铁与重金属的接触，降低其效能和使用寿命。因此，对纳米零价铁进行改性并高效应用于重金属污染土壤的修复具有重要意义。

发明内容

本发明针对纳米零价铁修复技术的不足，提供了一种改性纳米零价铁协同微生物修复重金属污染土壤的方法。该方法使用价廉易得、易生物降解的羧甲基纤维素来改性纳米零价铁以提高其分散性和抗氧化性，同时协同厌氧微生物解决纳米零价铁容易钝化的问题，通过微生物作用阻隔空气与纳米铁直接接触，加快纳米铁腐蚀并通过微生物的胞外聚合物诱导亚铁离子在其表面生成高活性矿物，增强其吸附、还原和固定土壤重金属的作用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改性纳米零价铁协同微生物修复重金属污染土壤的方法，其包括以下步骤：

(1)以羧甲基纤维素作为改性剂，采用液相还原法，利用还原剂将含Fe水溶性盐进行还原，从而获得羧甲基纤维素改性纳米零价铁；

所述还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾，所述含Fe水溶性盐为硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸铁，含Fe水溶性盐含有结晶水或未含结晶水；

(2)将羧甲基纤维素改性纳米零价铁、厌氧微生物、水与重金属污染土壤混合均匀，静置反应，重金属污染土壤修复完成；所述羧甲基纤维素改性纳米零价铁为固体形式或悬浮液形式使用，厌氧微生物以菌悬液的形式使用。

步骤(2)中混合均匀后，土壤的含水率为25％～35％；