[发明专利]一种环保高效的土壤修复剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环保高效的土壤修复剂及其制备方法，该土壤修复剂为改性多孔硅吸附材料载体负载氮氟掺杂二氧化钛光催化剂，该土壤修复剂的制备方法为：焙烧硅藻土的制备；脱硅溶液的制备；多孔硅吸附材料的制备；改性多孔硅吸附材料的制备；氮氟掺杂二氧化钛光催化剂的制备；改性多孔硅吸附材料负载氮氟掺杂二氧化钛光催化剂，得到环保高效的土壤修复剂；该土壤修复剂中，氮氟掺杂二氧化钛光催化剂将吸附在改性多孔硅吸附材料内的有机污染物降解；该土壤修复剂兼具改性多孔硅吸附材料和氮氟掺杂二氧化钛光催化剂双重的特性，两者互相强化，实现了联合去除土壤中有机污染物的目的。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种环保高效的土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

土壤污染已成为世界性问题，有机物污染尤其是持久性有机污染物污染是土壤污染的一个主要类型。据初步统计，目前我国受到农药等有机物污染的耕地至少有1300-1600万公顷，且呈日趋加剧的态势。土壤污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化，因此土壤污染的治理已经刻不容缓。

已知的土壤修复方法，包括生物法、化学法和物理方法。生物法包括微生物降解法和植物治疗法，虽然这类土壤修复方法是效果明显的土壤修复方法，但是这两种方法只适合于轻度到中度偏低的污染土壤修复，对于重度污染土壤，这两个方法没有作用；对于中度污染土壤，这两种方法的作用很小。土壤中烷烃类化合物，自然降解的速度极慢，因为这些化合物一般不含有常见细菌能够消化的消化点，它们需要首先被转化为含有杂原子的物质，土壤中已经存在的菌群才能有效的将它们降解。生物降解法是向土壤中加入人工培育的特殊菌群，这种菌群能够直接消化烷烃类化合物或者能够将烷烃类化合物转化为含有消化点的有机物，将它们转化为土壤中常见菌群可以利用的有机物。这种土壤修复方法的优势是成本低并且修复彻底，因为最终的降解产物是二氧化碳和水。这种修复方法的缺点是，修复需要的时间很长，一般能够处理的土壤污染物只在1％的 含量左右。植物治疗法使用在污染土地上，种植特定的植物，吸收土壤中的污染物，重度污染的土壤不能种植植物，中度污染的土壤，植物难以正常生长。

已知的化学修复方法有很多，包括络合法、沉淀固定法、临界萃取剂萃取法、氧化法、就地催化过氧化法和光降解法等。如果土壤中出现较为大量的多氯联苯(PCBs)和稠环芳烃(PAHs)，它们是强的致癌物，对人体的损害能力很强，同时，这些物质严重抑制土壤中益生菌的活性，且极难被自然降解，清除土壤中这些污染物的方法，一般使用临界萃取剂萃取法。常用的临界液体是二氧化碳、丙烷和丁烷，个别情况下会使用甲醇或乙醇，这些化合物溶剂，在高压和一定的温度下，被转化为临界液体，临界液体在特制的萃取容器内和土壤充分接触，从而将这些PCBs和PAHs从土壤中萃取出来，萃取率一般可以达到90％-98％。这种方法的成本高，现场操作的系统，一般需要$20-100万美元，还要另外加上萃取剂和运行成本。

氧化法是应用较为广泛的土壤修复方法，主要包括三个：二氧化氯和双氧水氧化法、光解氧化法和还原脱氯氧化法。二氧化氯和双氧水易于使用，它们很容易得被分散到土壤中。这两种氧化剂，既可以氧化有机污染物，又可以氧化无机污染物。但是，氧化法在清除土壤中有机污染物的同时，会严重破坏土壤有机质。另外，对于多氯联苯(PCBs)和稠环芳烃(PAHs)，它们基本无效。光解法专门对付芳烃污染物，因为芳烃污染物能够有效吸收紫外光子，包括PCBs和PAHs，常常和双氧水结合使用，这种方法的使用成本很高。还原脱氯法主要针对土壤中的含氯有机污染物，通过和高浓度强碱性的氢氧化钠反应，将氯从有机物分子上拿走，原氯化有机物污染物被降解为易于微生物降解的物质。这种处理成本，一般为处理一立方米的污染土壤费用为$130-390美元。就地催化过氧化法，主要针对土壤中含有的太多地难以降解的有机污染物，如硝基苯、三氯乙烯等。催化体系包括催化剂和双氧水，成本较高。