一種土壤重金屬穩(wěn)定劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤修復(fù)治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤重金屬穩(wěn)定劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，重金屬污染事件頻繁發(fā)生，重金屬土壤污染問題日益嚴(yán)重。根據(jù)國家環(huán)境 保護(hù)部和國土資源部公布的《2014全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國土壤總超標(biāo)率達(dá) 到16. 1%，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)到19.4%。土壤污染面積逐年增加，還沒有得到有效控 制。重金屬土壤污染已經(jīng)成為我國最重要的環(huán)境問題之一，形勢尤為嚴(yán)峻。
[0003] 對于重金屬土壤的修復(fù)治理，穩(wěn)定化技術(shù)是一種較為成熟且經(jīng)濟(jì)可行的方法，目 前在國內(nèi)外都有成功的實(shí)施案例。但是，從過去的工程應(yīng)用看，修復(fù)工程主要以水泥、石灰、 石膏等水硬性材料作為穩(wěn)定劑。而該類型材料添加到土壤后，會導(dǎo)致土壤硬化和增容，對土 壤造成^次傷害。
[0004] 生物炭是一種生物質(zhì)裂解產(chǎn)物，除了固碳作用外，因?yàn)槠浜胸S富的礦質(zhì)營養(yǎng)元 素（如N、P、K等）能夠?yàn)樽魑锾峁┥L所需的養(yǎng)分，在農(nóng)業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。重要的是， 生物炭還具有類似于活性炭高比表面積的特征，對土壤中重金屬污染物有良好的吸附固定 作用。生物炭具有很高的C含量，其中大部分是芳環(huán)結(jié)構(gòu)的碳。雖然生物炭表面多孔特征 顯著，具有較大的比表面積和較高的表面能，但是由于生物炭表面極性官能團(tuán)較少，憎水性 較強(qiáng)，大部分表面難以吸附重金屬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供了一種有效吸附固定土壤中重金屬的土壤重金屬穩(wěn)定劑。
[0006] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，主要由以下重量份數(shù)的組分 制成：活化生物炭和二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液。
[0007] 優(yōu)選的，主要由以下重量份數(shù)的組分制成：活化生物炭80?120份和二硫代氨基 甲酸鈉衍生物溶液1份。
[0008] 特別優(yōu)選的，主要由以下重量份數(shù)的組分制成：活化生物炭100份和二硫代氨基 甲酸鈉衍生物溶液1份。
[0009] 作為優(yōu)選，所述活化生物炭采用有機(jī)物為原料，經(jīng)烘干，粉碎，用堿鹽溶液浸漬，然 后在N2的保護(hù)下燒制而成。
[0010] 作為優(yōu)選，所述有機(jī)物包含玉米芯、稻殼、秸桿或香蕉桿中的一種，或它們的任意 比例混合物。
[0011] 作為優(yōu)選，所述烘干的溫度<60°c;粉碎的粒度為200目。
[0012] 作為優(yōu)選，所述堿鹽溶液的濃度為0. 1?lmol/L;所述堿鹽包含KOH、NaOH、 Ca(OH) 2或Mg(OH) 2中的一種，或它們的任意比例混合物；所述浸漬的時(shí)間為3?24小時(shí)； 所述燒制的溫度為200?700°C，燒制時(shí)間為4小時(shí)；N2的氣流速度為150cm3/min。
[0013] 作為優(yōu)選，所述二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液由吡咯烷二硫代氨基甲酸鈉溶液或 聯(lián)芐基二硫代氨基甲酸鈉溶液中的一種替代，或它們的任意比例混合物替代；所述二硫代 氨基甲酸鈉衍生物溶液的濃度為1?20mmol/L。
[0014] 本發(fā)明還提供一種土壤重金屬穩(wěn)定劑的制備方法，包括以下步驟：取所述二硫代 氨基甲酸鈉衍生物溶液與所述活化生物炭混合，在避光條件下平衡振蕩，然后離心，收集沉 淀混合物，干燥，即得。
[0015] 作為優(yōu)選，所述平衡振蕩的轉(zhuǎn)速為60r/min，平衡振蕩的時(shí)間為5?7d;離心的轉(zhuǎn) 速為2000r/min，離心的時(shí)間為15min。
[0016] 本發(fā)明中，堿鹽可以提高生物炭的pH值至7. 5?8. 5,增加生物炭的微孔數(shù)（增 加20%?30% )和可交換陽離子（增加20%?30% )。含苯環(huán)和芳香性雜環(huán)的二硫代氨 基甲酸鈉衍生物可以通過作用和電子供受體作用在生物炭表面吸附，充分利用生 物炭的憎水性表面。利用巰基（-S)與重金屬配合形成穩(wěn)定的絡(luò)合物或交聯(lián)網(wǎng)狀螯合物，二 硫代氨基甲酸鹽衍生物的橋接增加了重金屬的吸附位點(diǎn)，從而起到捕集和穩(wěn)定重金屬的作 用。
[0017] 其主要反應(yīng)機(jī)理為：
[0018] (1)生物炭活化、活化生物炭吸附重金屬（以NaOH為例）
[0019] CnHxOy+NaOH- (^HnOyNa+H。
[0020] QUyNa+M2、[CA-iOyM] ++Na+(M為重金屬離子）
[0021] (2)二硫代氨基甲酸鈉與重金屬絡(luò)合和螯合
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，主要由以下重量份數(shù)的組分制成：活化生物 炭和二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，主要由以下重量份數(shù) 的組分制成：活化生物炭80?120份和二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液1份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，主要由以下重量份數(shù) 的組分制成：活化生物炭100份和二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液1份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，所述活化生 物炭采用有機(jī)物為原料，經(jīng)烘干，粉碎，用堿鹽溶液浸漬，然后在N 2的保護(hù)下燒制而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，所述有機(jī)物包含玉米 芯、稻殼、秸桿或香蕉桿中的一種，或它們的任意比例混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，所述烘干的溫度 < 60 °C ;粉碎的粒度為200目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，所述堿鹽溶液的濃度 為0.1?1111〇1/1;所述堿鹽包含1(0!1、恥0!1、0 &(0!1)2或1%(0!1)2中的一種，或它們的任意比 例混合物；所述浸漬的時(shí)間為3?24小時(shí)；所述燒制的溫度為200?700°C，燒制時(shí)間為4 小時(shí)；N 2的氣流速度為150cm 3/min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，所述二硫代 氨基甲酸鈉衍生物溶液由吡咯烷二硫代氨基甲酸鈉溶液或聯(lián)芐基二硫代氨基甲酸鈉溶液 中的一種替代，或它們的任意比例混合物替代；所述二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液的濃度 為 1 ?20mmol/L。
9. 一種基于權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述土壤重金屬穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟：取所述二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液與所述活化生物炭混合，在避光條 件下平衡振蕩，然后離心，收集沉淀混合物，干燥，即得。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述土壤重金屬穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于，所述平衡振蕩 的轉(zhuǎn)速為60r/min，平衡振蕩的時(shí)間為5?7d ;離心的轉(zhuǎn)速為2000r/min，離心的時(shí)間為 15min〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，屬于土壤修復(fù)治理技術(shù)領(lǐng)域。它主要由以下重量份數(shù)的組分制成：活化生物炭和二硫代氨基甲酸鈉衍生物溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：對土壤中重金屬的吸附固定效果顯著，可以有效緩解植物或作物對土壤中重金屬的吸收，降低人類從作物中攝取重金屬的風(fēng)險(xiǎn)。
【IPC分類】C09K17-40, B09C1-08
【公開號】CN104592999
【申請?zhí)枴緾N201510014441
【發(fā)明人】吳文衛(wèi), 吳迪, 周丹丹, 魏東, 王加發(fā), 曾蓉
【申請人】云南銀發(fā)綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月12日