[发明专利]一种用于Cd污染土壤的钝化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于Cd污染土壤的钝化剂及其制备方法。所述钝化剂由巯基改性生物炭、沸石粉和腐殖酸制成；所述巯基改性生物炭、所述沸石粉与所述腐殖酸的质量比为45～55：35～45：5～15；所述巯基改性生物炭由生物炭与巯基化合物反应得到。本发明通过将生物炭进行巯基改性后，与沸石、腐殖酸合理配比，混合造粒，得到的钝化剂对重金属吸附速率快、吸附效果、稳定持久。巯基改性后的生物炭对重金属Cd的亲和力增强，提高了对重金属Cd的吸附效率和稳定性；巯基生物炭与沸石合理配比，对重金属Cd的钝化起到了协同作用；腐殖酸与Cd2+容易结合但并不稳定，可作为转移离Cd2+的介质载体促进巯基生物炭和沸石快速稳定地吸附土壤中的镉。

技术领域

本发明涉及一种用于Cd污染土壤的钝化剂及其制备方法，属于土壤修复技术领域。

背景技术

近年来，重金属土壤污染问题日益严重。根据国家环境保护部和国土资源部公布的《2014年全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总超标率达到16.1％，耕地土壤点位超标率达到19.4％。镉作为毒性最强的重金属元素之一，通过污染土壤影响作物的生理代谢，进而通过食物链的富集影响人类健康。重金属污染土壤的修复是一个公认的难题，目前虽有物理、生物、化学和农艺等技术措施的报道，但在实际应用中仍存在工程量大、费用昂贵、修复时间长、治理效率低等缺点。对于镉污染的农田的修复治理，原位钝化技术是运用物理或化学的方法将重金属转化为化学性质不活泼的形态，通过降低作物对土壤中重金属镉的转移和富集，从而降低重金属通过食物链危害人类健康的风险，是一种较经济可行的技术方法。但是，目前应用于镉污染农田的钝化剂存在成本高、钝化效率低、钝化效果不稳定等缺点，限制了该技术的进一步推广。

近年来，我国开展了一些生物炭对土壤重金属Cd钝化的技术研究，如公开号为CN102807872A的中国发明专利申请提供了一种原料为生物炭、麦饭石粉、硅藻土粉、褐煤和粉煤灰的土壤重金属吸附剂；公开号为CN103740373A的中国发明专利申请提供了一种将生物炭、煅烧贝壳和骨粉混合后的稳定化药剂应用于重金属污染的土壤；公开号为CN105967940A的中国发明专利申请提供了一种可应用于治理砷镉复合污染土壤的铁基生物炭材料。但是，现有的重金属钝化剂对重金属尤其是Cd的亲和能力较弱，因此存在平衡时间长、钝化效率低、稳定性较差的问题。综上，需要提供一种对重金属尤其是Cd平衡时间短、吸附效果好、稳定性强的钝化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于Cd污染土壤的钝化剂，该钝化剂对重金属尤其是Cd的吸附速率快、钝化效果好、稳定持久；并且制备该钝化剂的原料来源广泛、成本低廉、制备方法简单并适合机械化施用。

本发明钝化剂通过在生物炭表面引入大量的活性基团—巯基，经过巯基与Cd之间的配位作用提高钝化剂对Cd的吸附能力；粘土矿物和腐殖酸对Cd也具有较强的吸附性能，与生物炭配合使用对重金属尤其是Cd的钝化起到了协同作用；腐殖酸作为钝化过程中的离子转移载体，使Cd2+被巯基生物炭和粘土矿物快速稳地吸附。

具体地，本发明提供的重金属污染土壤的钝化剂的技术方案如下：

所述钝化剂由巯基改性生物炭、沸石粉和腐殖酸制成。

其中，所述巯基改性生物炭、所述沸石粉与所述腐殖酸的质量比可为45～55：35～45：10，具体可为50：40：10。

所述钝化剂的颗粒粒径可为2～4mm，硬度大于9N；

所述巯基改性生物炭的目数大于200目，pH为7.0～10.0，比表面积不小于500m2/g，巯基含量为2～3mmol/g；

所述沸石粉的目数不小于200目；