[发明专利]一种原位阻隔重金属污染的土壤-矿物复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种原位阻隔重金属污染的土壤‑矿物复合材料及其制备方法和应用。所述的土壤‑矿物复合材料采用土壤、矿物材料和水制备而成，其中，土壤和矿物材料的重量配比为6～9：1～4，水的用量为土壤和矿物材料重量之和的1倍以上；所述的矿物材料为硅酸盐矿物和/或多孔结构矿物。本发明所述复合材料的制备方法为：将配料量的土壤和矿物材料混合均匀，再加入配料量的水，经浸渍后即得。本发明所述复合材料成本低、环境兼容性高、不易板结堵塞，运行效率高且修复效果好。

技术领域

本发明涉及重金属污染的修复材料，具体涉及一种原位阻隔重金属污染的土壤-矿物复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

可渗透反应墙，是一种为达到某种环境污染治理目标而将特定反应介质安装在地面以下的污染治理系统，它阻断污染带，将污染物转化为危害性较小的化合物或将其固定在反应介质中，从而使污染物转化为环境可以接受的形式。透水活性反应介质是可渗透反应墙的核心，墙体运行的长效性一直影响着该技术的推广应用，主要的影响因素是反应介质的失活，及系统渗透性下降甚至发生阻塞引起地下水绕流和短流现象，破坏地下水的流动性。

为解决墙体活性介质材料利用效率低、易板结、堵塞的问题，有研究提出纳米铁、双/多金属系统、改性制粒等方法，为反应介质的利用效率和使用寿命提供理论指导。如公开号为CN109319875A的发明专利，公开了一种地下水复合重金属污染修复剂，具体是选取纤维素、活性炭、腐植酸、海泡石和聚糖树脂五种原料，并对其进行粉碎、筛选，然后添加水，混合均匀后除去多余水份，即得成品。该发明选用五种对重金属离子吸附性较强的原料相互配合以提高所得修复剂的离子交换能力、络合作用、吸附能力及界面活性等，从而取得较好的效果。但是，该发明中采用的聚糖树脂等材料为化学改性材料，而修复材料由于其是置于阻隔墙体内并安置地面以下的，因此它也成为包气带或含水层的一部分，是地表水与地下水重要联系通道，而目前尚缺乏外源化学物质对地下圈层环境的双向影响效应的研究，在阻隔目标污染物的同时是否带来潜在的次生污染等不明确，也就是说聚糖树脂等外源化学物质的生态毒性、持久性、降解性、累积性、迁移性等信息不明确，对地下圈层环境的双向影响效应的研究目前尚未见系统评述，这些都将成为阻碍该类技术进一步发展和推广的限制条件。因此研发天然高效、廉价易得、环境兼容、可持续有效的活性介质材料是地下水原位修复技术的追求目标。

土壤是岩石风化的最终产物，是含疏松矿物质和有机质的多孔介质，有着良好的透水性和通气性，土壤呈地带性分布，是地下环境的天然保护屏障，但是因地制宜，就地取材，以自然土壤、天然矿物为原料，采用原位水浸渍法制备土壤-矿物复合材料，用于原位阻隔地下水重金属污染的研究目前尚未见有相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供现有技术中活性介质材料存在的改性成本较高、工艺较复杂、环境兼容性不高、运行易板结堵塞的不足，提供一种成本低、环境兼容性高、不易板结堵塞，运行效率高且修复效果好的原位阻隔重金属污染的土壤-矿物复合材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种原位阻隔重金属污染的土壤-矿物复合材料，它采用土壤、矿物材料和水制备而成，其中，

土壤和矿物材料的重量配比为6～9：1～4，水的用量为土壤和矿物材料重量之和的1倍以上；

所述的矿物材料为硅酸盐矿物和/或多孔结构矿物。

本发明所述的土壤-矿物复合材料中，所述水的用量进一步优选为土壤和矿物材料重量之和的2～5倍。

本发明所述的土壤-矿物复合材料中，所述的硅酸盐矿物以及多孔结构矿物可以是现有技术中的常规选择，优选的，硅酸盐矿物可以是选自膨润土、高岭石、蛭石、凹凸棒、海泡石和硅灰石中的一种或两种以上的组合；多孔结构矿物则优选为沸石和/或硅藻土。在具体应用时，矿物材料的选择可以是上述各材料材料以任意配比的组合。