1.本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是一种土壤重金属污染修复剂及其制备方法和使用方法。


背景技术：

2.随着人类对矿业的开采、加工和应用，重金属逐渐扩散到土壤、水体等周围环境中，成为威胁植物、动物和人类健康的重要因素之一。
3.环保部与国土资源部联合发布了一份《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤调查点位的16.1％受到了污染，亦即受污染土壤约占全部采样土壤的1/6。其中耕地部分的污染比例高达19.4％以上，亦即受污染耕地约占全部采样耕地的1/5。
4.随着土壤重金属污染形势日趋严重，土壤重金属污染修复技术亦越来越受到重视。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种土壤重金属污染修复剂及其制备方法和使用方法，以实现土壤重金属污染的修复。
7.(二)技术方案
8.为达到上述目的，本发明提供了一种土壤重金属污染修复剂，包括：重金属吸附剂，用于吸附土壤中的重金属污染物；包膜磁性颗粒，用于使该土壤重金属污染修复剂易于从土壤中分离；外包膜，用于包覆该重金属吸附剂和该包膜磁性颗粒。
9.在本发明的一个实施例中，所述重金属吸附剂包括按照5～8∶1～3∶1～2的质量比混合的磷矿粉、硫铁矿粉和生物炭，其中，磷矿粉和硫铁矿粉的平均粒径均小于等于8μm，生物炭的平均粒径在60～80目之间。
10.在本发明的一个实施例中，所述生物炭采用阳离子交换树脂或胡敏酸替代，阳离子交换树脂或胡敏酸的平均粒径在60～80目之间。
11.在本发明的一个实施例中，所述重金属吸附剂的粒径为0.5～2mm。
12.在本发明的一个实施例中，所述包膜磁性颗粒包括：研磨去除棱角后的直径为1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料；以及包覆于该铁粉或铁氧体磁性材料的树脂薄膜。
13.在本发明的一个实施例中，所述外包膜采用具有微孔的树脂膜，微孔的直径为0.1～0.25mm。
14.在本发明的一个实施例中，该土壤重金属污染修复剂为圆形或棒状，直径为5～10mm，长度为10～30mm。
15.为达到上述目的，本发明还提供了一种土壤重金属污染修复剂的制备方法，包括：将磷矿粉、硫铁矿和生物炭研磨后混合，并加水制成重金属吸附剂；将铁粉或铁氧体磁性材料研磨去除棱角，并采用树脂薄膜包覆制成包膜磁性颗粒；采用具有微孔的树脂膜作为外
包膜，包覆该重金属吸附剂和该包膜磁性颗粒，得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂。
16.在本发明的一个实施例中，所述制成重金属吸附剂的步骤包括：将磷矿粉、硫铁矿研磨至平均粒径均小于等于8μm；将生物炭研磨至平均粒径60～80目；以及将研磨后的磷矿粉、硫铁矿、生物炭三者按照5～8∶1～3∶1～2的质量比混合，加水30％制成粒径为0.5～2mm的重金属吸附剂。
17.在本发明的一个实施例中，所述生物炭采用阳离子交换树脂或胡敏酸替代，阳离子交换树脂或胡敏酸的平均粒径在60～80目之间。
18.在本发明的一个实施例中，所述制成包膜磁性颗粒的步骤包括：将直径1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料研磨去除尖锐棱角；以及采用树脂薄膜包覆于该直径为1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料，得到包膜磁性颗粒。
19.在本发明的一个实施例中，所述采用具有微孔的树脂膜作为外包膜包覆该重金属吸附剂和该包膜磁性颗粒的步骤包括：将包膜磁性颗粒和重金属吸附剂按照1～3∶9～7的质量比混合均匀后挤压成直径大小为5mm、长度为20mm的柱体，50～70℃低温干燥至含水量小于等于10％；采用微孔直径为0.1～0.25mm的树脂膜作为外包膜，将所述直径大小为5mm、长度为20mm的柱体包裹，得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂。
20.为达到上述目的，本发明还提供了一种土壤重金属污染修复剂的使用方法，包括：土壤重金属污染修复剂被撒入土壤，并通过耙入或搂入土壤内部；土壤中的重金属污染物通过交换进入土壤溶液，并被吸附至该土壤重金属污染修复剂；该土壤重金属污染修复剂在土壤中吸附后，通过翻耕和磁性吸附将吸附有重金属污染物的该土壤重金属污染修复剂带出土壤，封存或处理。
21.(三)有益效果
22.从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
23.1、本发明提供的这种土壤重金属污染修复剂及其制备方法和使用方法，通过采用包括重金属吸附剂、包膜磁性颗粒和外包膜的土壤重金属污染修复剂，能够有效地吸附土壤中的铅、镉、镍、汞、铜等重金属，并能够使该土壤重金属污染修复剂易于从土壤中分离，操作简单，实施难度小，有效地实现了土壤重金属污染的修复。
24.2、本发明提供的这种土壤重金属污染修复剂及其制备方法和使用方法，土壤重金属污染修复剂在土壤中吸附一段时间后，通过翻耕和磁性吸附能够很容易地将吸附有重金属污染物的该土壤重金属污染修复剂从土壤中分离，利于后续的封存或处理，不会造成二次污染。
附图说明
25.图1是依照本发明实施例的土壤重金属污染修复剂的示意图。
26.图2是依照本发明实施例的土壤重金属污染修复剂的制备方法流程图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
28.目前土壤重金属修复方法主要采用土壤淋洗法、生物修复法和土壤原位固定修复
等方法，但都存在着后续处理等问题，影响其应用推广。
29.例如，对于土壤淋洗法，是通过浸提剂将土壤中的重金属浸提出来。通常利用水和化学浸提剂，让土壤中重金属溶解成溶液状态，排出土体。通过反复冲洗，降低土壤重金属含量。土壤淋洗法的缺点是浸出液的后续处理问题多、难度大；清洗液如果直接排放，容易造成二次污染；如果蒸干浓缩，工作量大，现实中难于操作。
30.对于生物修复法，重金属污染生物修复方法是在污染土壤上种植对重金属吸附能力较强的植物，通过植物吸附土壤中重金属，从而降低土壤重金属含量的方法。生物修复法工作周期长，植物吸附重金属处理存在难度，需要专门的焚烧处理装置，现实中实施难度大。
31.对于土壤原位固定修复方法，就是利用沉淀剂将土壤重金属沉淀，降低土壤重金属活性，减少作物对重金属吸收。土壤原位固定修复只减少植物对重金属的吸收，但不降低土壤重金属含量，重金属始终在土壤中存在隐患。
32.针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种土壤重金属污染修复剂及其制备方法和使用方法，将土壤重金属污染修复剂施入土壤后，能够有效地吸附土壤中的铅、镉、镍、汞、铜等重金属，并能够使该土壤重金属污染修复剂易于从土壤中分离，能够有效地富集和清除土壤中的重金属污染物，实现土壤重金属污染的修复。
33.如图1所示，图1是依照本发明实施例的土壤重金属污染修复剂的示意图，该土壤重金属污染修复剂包括重金属吸附剂1、包膜磁性颗粒2和外包膜3，其中，重金属吸附剂1用于吸附土壤中的重金属污染物，包膜磁性颗粒2用于使该土壤重金属污染修复剂易于从土壤中分离，外包膜3用于包覆该重金属吸附剂和该包膜磁性颗粒。该土壤重金属污染修复剂一般可以为圆形或棒状，直径为5～10mm，长度为10～30mm。
34.在本发明的一个实施例中，重金属吸附剂1的粒径为0.5～2mm，包括按照5～8∶1～3∶1～2的质量比混合的磷矿粉、硫铁矿粉和生物炭，其中，磷矿粉和硫铁矿粉的采用超细颗粒，平均粒径均小于等于8μm；生物炭采用普通细度，平均粒径在60～80目之间。生物炭还可以采用阳离子交换树脂或胡敏酸来替代，阳离子交换树脂或胡敏酸也采用普通细度，平均粒径也在60～80目之间。
35.在本发明的一个实施例中，包膜磁性颗粒2包括：研磨去除棱角后的直径为1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料，以及包覆于该铁粉或铁氧体磁性材料的树脂薄膜，树脂薄膜用于防止铁粉或铁氧体磁性材料被侵蚀而失去磁性。
36.在本发明的一个实施例中，外包膜3采用具有微孔的树脂膜，微孔的直径为0.1～0.25mm。
37.基于图1所示的依照本发明实施例的土壤重金属污染修复剂的示意图，图2示出了依照本发明实施例的土壤重金属污染修复剂的制备方法流程图，该方法包括以下步骤：
38.步骤s1：将磷矿粉、硫铁矿和生物炭研磨后混合，并加水制成重金属吸附剂；
39.在本步骤中，制成重金属吸附剂的步骤具体包括：将磷矿粉、硫铁矿研磨至超细颗粒，即平均粒径均小于等于8μm；将生物炭研磨至普通细度，即平均粒径60～80目；以及将研磨后的磷矿粉、硫铁矿、生物炭三者按照5～8∶1～3∶1～2的质量比混合，加水30％制成粒径为0.5～2mm的重金属吸附剂。
40.其中，生物炭还可以采用阳离子交换树脂或胡敏酸来替代，阳离子交换树脂或胡
敏酸也采用普通细度，平均粒径也在60～80目之间。
41.步骤s2：将铁粉或铁氧体磁性材料研磨去除棱角，并采用树脂薄膜包覆制成包膜磁性颗粒；
42.在本步骤中，制成包膜磁性颗粒的步骤具体包括：将直径1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料研磨去除尖锐棱角；以及采用树脂薄膜包覆于该直径为1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料，得到包膜磁性颗粒。其中，树脂薄膜用于防止铁粉或铁氧体磁性材料被侵蚀而失去磁性。
43.步骤s3：采用具有微孔的树脂膜作为外包膜，包覆该重金属吸附剂和该包膜磁性颗粒，得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂；
44.在本步骤中，采用具有微孔的树脂膜作为外包膜包覆该重金属吸附剂和该包膜磁性颗粒的步骤具体包括：将包膜磁性颗粒和重金属吸附剂按照1～3∶9～7的质量比混合均匀后挤压成直径大小为5mm、长度为20mm的柱体，50～70℃低温干燥至含水量小于等于10％；采用微孔直径为0.1～0.25mm的树脂膜作为外包膜，将所述直径大小为5mm、长度为20mm的柱体包裹，得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂。
45.该土壤重金属污染修复剂一般可以为圆形或棒状，直径为5～10mm，长度为10～30mm。
46.图2所示的制备土壤重金属污染修复剂的实施例，是先制作重金属吸附剂，再制作包膜磁性颗粒，然后将制作的重金属吸附剂和包膜磁性颗粒采用具有微孔的树脂膜作为外包膜包覆，得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂。在实际应用中，也可以先制作包膜磁性颗粒，再制作重金属吸附剂，然后将制作的包膜磁性颗粒和重金属吸附剂采用具有微孔的树脂膜作为外包膜包覆，同样可以得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂，这里就不再赘述。
47.基于图2所示的依照本发明实施例的土壤重金属污染修复剂的制备方法，本发明实施例还提供了一种土壤重金属污染修复剂的使用方法，该方法包括：土壤重金属污染修复剂被撒入土壤，并通过耙入或搂入土壤内部；土壤中的重金属污染物通过交换进入土壤溶液，并被吸附至该土壤重金属污染修复剂；该土壤重金属污染修复剂在土壤中吸附后，通过翻耕和磁性吸附将吸附有重金属污染物的该土壤重金属污染修复剂带出土壤，封存或处理。
48.实施例1：一种土壤重金属污染修复剂的使用方法，具体如下：
49.步骤1：制备重金属吸附剂，具体是将磷矿粉、硫铁矿研磨至平均粒径均小于等于8μm，将生物炭(或阳离子交换树脂、胡敏酸)研磨至平均粒径60～80目；然后将研磨后的磷矿粉、硫铁矿、生物炭(或阳离子交换树脂、胡敏酸)三者按照7∶1.5∶1.5的质量比混合，加水30％制成粒径为0.5～2mm的重金属吸附剂；
50.步骤2：制备包膜磁性颗粒，具体是将直径1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料研磨去除尖锐棱角，采用树脂薄膜包覆于该直径为1～4mm的铁粉或铁氧体磁性材料，得到包膜磁性颗粒；
51.步骤3：制备包含包膜磁性颗粒和重金属吸附剂的柱体，具体是将包膜磁性颗粒和重金属吸附剂按照1～3：9～7的质量比混合均匀后挤压成直径大小为5mm、长度为20mm的柱体，低温(50～70℃)干燥至含水量小于等于10％；
52.步骤4：采用具有微孔的树脂膜作为外包膜将上述直径大小为5mm、长度为20mm的
柱体包裹，得到颗粒状的土壤重金属污染修复剂，其中树脂膜微孔的直径为0.1～0.25mm。该土壤重金属污染修复剂一般可以为圆形或棒状，直径为5～10mm，长度为10～30mm。
53.步骤5：将制备的该土壤重金属污染修复剂撒入耕后土壤，通过耙入或搂入土壤，并结合施肥，将土壤中的重金属交换进入土壤溶液，并吸附至该土壤重金属污染修复剂。待该土壤重金属污染修复剂在土壤中吸附一段时间后，通过翻耕和磁性吸附将吸附有重金属的该土壤重金属污染修复剂带出土壤，封存或处理。
54.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。