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1.一种重金属土壤处理方法,其特征是,所述重金属土壤处理方法是将重金属土壤
修复剂分散在水中后喷洒在重金属污染的土壤表面;所述重金属土壤修复剂包括改性纳米
2.根据权利要求1所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,所述改性纳米零价铁
3.根据权利要求2所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,所述所述氨基改性生
物炭是支化聚脲与酸处理的生物炭反应制得;所述支化聚脲是聚乙烯亚胺与尿素反应制
4.根据权利要求1所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,所述改性腐殖酸是将
沸石‑壳聚糖与腐殖酸反应制得;所述沸石‑壳聚糖是缩水甘油基三乙基氯化铵交联壳聚糖
5.根据权利要求1所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,所述重金属土壤处理
(1)将酸处理生物炭与质量分数为8~10%的支化聚脲的丙酮溶液按质量比1:8~1:10
混合,在30~40℃下以150~200rpm搅拌反应30~50min,然后抽滤并用去离子水洗涤5~8
(2)在氮气氛围下,将硼氢化钠溶液以3~5ml/min的速率滴加至硫酸亚铁溶液中,在
150~200rpm下搅拌反应30~50min,用磁铁进行固液分离,再用去离子水和无水乙醇依次
(3)将壳聚糖溶胀在壳聚糖质量20~30倍的质量分数为3%的醋酸溶液中,用氢氧化钠
调节pH至8~9,待壳聚糖析出完全后,加入壳聚糖质量5~8倍的异丙醇,升温至60~70℃,
加入壳聚糖质量6~10倍的质量分数为20~30%的缩水甘油基三乙基氯化铵溶液,用盐酸
调节pH至6.5~7.5,升温至90~93℃,反应13~15h,再加入壳聚糖质量2~3倍的活化沸石,
室温下搅拌反应12~15h,离心并用去离子水洗涤3~5次,在60~80℃下干燥至恒重,制得
(4)将沸石‑壳聚糖与质量分数为4~8%的柠檬酸溶液按质量比1:15~1:30混合,搅拌
溶解后,加入沸石‑壳聚糖质量0.7~0.9倍的环氧氯丙烷,在200~400rpm下搅拌反应3~
4h,再加入沸石‑壳聚糖等质量的腐殖酸粉末,继续搅拌20~30min,再加入沸石‑壳聚糖质
量0.04~0.08倍的氢氧化钠,继续反应12~15h,过滤并用去离子水洗涤3~5次,再在80℃
(5)将改性纳米零价铁和改性腐殖酸按质量比1:4~1:10混合,制得重金属土壤修复
剂;将重金属土壤修复剂与水按质量比1:50~1:80混合,均匀搅拌后,均匀喷洒在待处理重
6.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,上述步骤(1)中:酸处
理生物炭的制备方法为:将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为60~70%的硝酸溶液
按质量比1:10~1:15混合,升温至60~70℃,在100~200rpm下搅拌反应1~2h,然后真空抽
滤并用去离子水洗涤5~8次,在60~70℃下干燥至恒重,制得酸处理生物炭。
7.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,上述步骤(1)中:支化
聚脲的制备方法为:将尿素与聚乙烯亚胺按质量比3:1~5:1混合并升温至130~140℃,保
8.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,上述步骤(2)中:硼氢
化钠溶液的质量分数为3~5%,硫酸亚铁溶液的质量分数为1~3%,硼氢化钠溶液与硫酸
9.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,上述步骤(3)中:缩水
甘油基三乙基氯化铵的制备方法为:冰浴下,将丙酮和环氧氯丙烷按质量比2:1~2.2:1混
合,并以3~5ml/min滴加环氧氯丙烷质量0.35~0.45倍的三乙胺,继续反应1~2h后,升温
至室温在30~50rpm下搅拌反应3~5h,抽滤、洗涤并干燥,再用乙酸乙酯重结晶,最后在室
10.根据权利要求5所述的一种重金属土壤处理方法,其特征是,上述步骤(3)中:活
化沸石的过程为:将沸石浸泡在质量分数为5~8%的盐酸溶液中,6~8h后用碳酸钠溶液洗
对生态环境、食品安全和农业可持续发展构成威胁。重金属易在农作物中积累,并通过食物
链进入到人体,从而引发各种疾病,最终危害到人体健康;土壤中重金属污染的治理备受关
密度,并且富含一系列含氧、含氮、含硫官能团,具有很大的阳离子交换量,理论上能够吸附
大量可交换态阳离子,因此生物炭应该是一种良好的吸附材料;但单一的生物炭无法做到
对重金属污染的土壤进行高效的处理,因此本发明在制备改性生物炭的同时,复合腐殖酸
在水中后喷洒在重金属污染的土壤表面;所述重金属土壤修复剂包括改性纳米零价铁和改
(1)将酸处理生物炭与质量分数为8~10%的支化聚脲的丙酮溶液按质量比1:8~
1:10混合,在30~40℃下以150~200rpm搅拌反应30~50min,然后抽滤并用去离子水洗涤5
(2)在氮气氛围下,将硼氢化钠溶液以3~5ml/min的速率滴加至硫酸亚铁溶液中,
在150~200rpm下搅拌反应30~50min,用磁铁进行固液分离,再用去离子水和无水乙醇依
(3)将壳聚糖溶胀在壳聚糖质量20~30倍的质量分数为3%的醋酸溶液中,用氢氧
化钠调节pH至8~9,待壳聚糖析出完全后,加入壳聚糖质量5~8倍的异丙醇,升温至60~70
℃,加入壳聚糖质量6~10倍的质量分数为20~30%的缩水甘油基三乙基氯化铵溶液,用盐
酸调节pH至6.5~7.5,升温至90~93℃,反应13~15h,再加入壳聚糖质量2~3倍的活化沸
石,室温下搅拌反应12~15h,离心并用去离子水洗涤3~5次,在60~80℃下干燥至恒重,制
(4)将沸石‑壳聚糖与质量分数为4~8%的柠檬酸溶液按质量比1:15~1:30混合,
搅拌溶解后,加入沸石‑壳聚糖质量0.7~0.9倍的环氧氯丙烷,在200~400rpm下搅拌反应3
~4h,再加入沸石‑壳聚糖等质量的腐殖酸粉末,继续搅拌20~30min,再加入沸石‑壳聚糖
质量0.04~0.08倍的氢氧化钠,继续反应12~15h,过滤并用去离子水洗涤3~5次,再在80
(5)将改性纳米零价铁和改性腐殖酸按质量比1:4~1:10混合,制得重金属土壤修
复剂;将重金属土壤修复剂与水按质量比1:50~1:80混合,均匀搅拌后,均匀喷洒在待处理
优选的,上述步骤(1)中:酸处理生物炭的制备方法为:将粉碎并过100目筛的生物
炭与质量分数为60~70%的硝酸溶液按质量比1:10~1:15混合,升温至60~70℃,在100~
200rpm下搅拌反应1~2h,然后真空抽滤并用去离子水洗涤5~8次,在60~70℃下干燥至恒
优选的,上述步骤(1)中:支化聚脲的制备方法为:将尿素与聚乙烯亚胺按质量比
3:1~5:1混合并升温至130~140℃,保温反应10~14h,冷却至室温,制得支化聚脲溶液。
优选的,上述步骤(2)中:硼氢化钠溶液的质量分数为3~5%,硫酸亚铁溶液的质
量分数为1~3%,硼氢化钠溶液与硫酸亚铁溶液的质量比为1:10~1:13。
优选的,上述步骤(3)中:缩水甘油基三乙基氯化铵的制备方法为:冰浴下,将丙酮
和环氧氯丙烷按质量比2:1~2.2:1混合,并以3~5ml/min滴加环氧氯丙烷质量0.35~0.45
倍的三乙胺,继续反应1~2h后,升温至室温在30~50rpm下搅拌反应3~5h,抽滤、洗涤并干
燥,再用乙酸乙酯重结晶,最后在室温下真空干燥,制得缩水甘油基三乙基氯化铵。
优选的,上述步骤(3)中:活化沸石的过程为:将沸石浸泡在质量分数为5~8%的
盐酸溶液中,6~8h后用碳酸钠溶液洗涤3~5次,干燥、粉碎并在马弗炉中300℃焙烧2~3h,
化聚脲与酸处理的生物炭反应制得;支化聚脲是聚乙烯亚胺与尿素反应制得;聚乙烯亚胺
和尿素经过脱氨缩聚反应形成具有高度支化的支化聚脲聚合物,与酸处理的生物炭反应
后,增强了改性生物炭的耐水性;改性生物炭具有多孔结构,负载纳米零价铁,不仅增强了
纳米零价铁的分散性,还与纳米零价铁产生协同作用,提高对重金属土壤的修复率;
改性腐殖酸是将沸石‑壳聚糖与腐殖酸反应制得;沸石‑壳聚糖是缩水甘油基三乙
基氯化铵交联壳聚糖后负载到沸石上制得;缩水甘油基三乙基氯化铵上含有季铵盐官能
团、活泼氯原子和活性环氧醚键,作为高效交联剂与壳聚糖反应,并且负载到沸石上,沸石‑
壳聚糖再与腐殖酸反应形成复合吸附剂,复合吸附剂上的羧基、羟基、氨基等,能够起到络
合作用,增强对重金属离子的吸附能力,与改性纳米零价铁协同对重金属土壤进行处理。
述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明
中的实施例,本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
将实施例与对比例的处理方法处理的重金属土壤自然渗透24小时,做浸出实验,
测定重金属离子浓度,同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属
(1)将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为60%的硝酸溶液按质量比1:10混
合,升温至60℃,在100rpm下搅拌反应1h,然后真空抽滤并用去离子水洗涤5次,在60℃下干
燥至恒重,制得酸处理生物炭;将尿素与聚乙烯亚胺按质量比3:1混合并升温至130℃,保温
反应10h,冷却至室温,制得支化聚脲溶液;将酸处理生物炭与质量分数为8%的支化聚脲的
丙酮溶液按质量比1:8混合,在30℃下以150rpm搅拌反应30min,然后抽滤并用去离子水洗
(2)在氮气氛围下,将硼氢化钠溶液以3ml/min的速率滴加至硫酸亚铁溶液中,硼
氢化钠溶液的质量分数为3%,硫酸亚铁溶液的质量分数为1%,硼氢化钠溶液与硫酸亚铁
溶液的质量比为1:10,在150rpm下搅拌反应30min,用磁铁进行固液分离,再用去离子水和
(3)冰浴下,将丙酮和环氧氯丙烷按质量比2:1混合,并以3ml/min滴加环氧氯丙烷
质量0.35倍的三乙胺,继续反应1h后,升温至室温在30rpm下搅拌反应3h,抽滤、洗涤并干
燥,再用乙酸乙酯重结晶,最后在室温下真空干燥,制得缩水甘油基三乙基氯化铵;将沸石
浸泡在质量分数为5%的盐酸溶液中,6h后用碳酸钠溶液洗涤3次,干燥、粉碎并在马弗炉中
300℃焙烧2h,过300目筛;将壳聚糖溶胀在壳聚糖质量20倍的质量分数为3%的醋酸溶液
中,用氢氧化钠调节pH至8,待壳聚糖析出完全后,加入壳聚糖质量5倍的异丙醇,升温至60
℃,加入壳聚糖质量6倍的质量分数为20%的缩水甘油基三乙基氯化铵溶液,用盐酸调节pH
至6.5,升温至90℃,反应13h,再加入壳聚糖质量2倍的活化沸石,室温下搅拌反应12h,离心
(4)将沸石‑壳聚糖与质量分数为4%的柠檬酸溶液按质量比1:15混合,搅拌溶解
后,加入沸石‑壳聚糖质量0.7倍的环氧氯丙烷,在200rpm下搅拌反应3h,再加入沸石‑壳聚
糖等质量的腐殖酸粉末,继续搅拌20min,再加入沸石‑壳聚糖质量0.04倍的氢氧化钠,继续
反应12h,过滤并用去离子水洗涤3次,再在80℃干燥箱中干燥12h,取出后研磨成粉,制得改
(5)将改性纳米零价铁和改性腐殖酸按质量比1:4混合,制得重金属土壤修复剂;
将重金属土壤修复剂与水按质量比1:50混合,均匀搅拌后,均匀喷洒在待处理重金属土壤
(1)将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为65%的硝酸溶液按质量比1:13混
合,升温至65℃,在150rpm下搅拌反应1.5h,然后真空抽滤并用去离子水洗涤6次,在65℃下
干燥至恒重,制得酸处理生物炭;将尿素与聚乙烯亚胺按质量比4:1混合并升温至135℃,保
温反应12h,冷却至室温,制得支化聚脲溶液;将酸处理生物炭与质量分数为9%的支化聚脲
的丙酮溶液按质量比1:9混合,在35℃下以180rpm搅拌反应40min,然后抽滤并用去离子水
(2)在氮气氛围下,将硼氢化钠溶液以4ml/min的速率滴加至硫酸亚铁溶液中,硼
氢化钠溶液的质量分数为4%,硫酸亚铁溶液的质量分数为2%,硼氢化钠溶液与硫酸亚铁
溶液的质量比为1:11.5,在180rpm下搅拌反应40min,用磁铁进行固液分离,再用去离子水
(3)冰浴下,将丙酮和环氧氯丙烷按质量2.1:1混合,并以4ml/min滴加环氧氯丙烷
质量0.4倍的三乙胺,继续反应1.5h后,升温至室温在40rpm下搅拌反应4h,抽滤、洗涤并干
燥,再用乙酸乙酯重结晶,最后在室温下真空干燥,制得缩水甘油基三乙基氯化铵;将沸石
浸泡在质量分数为6%的盐酸溶液中,7h后用碳酸钠溶液洗涤4次,干燥、粉碎并在马弗炉中
300℃焙烧2.5h,过300目筛;将壳聚糖溶胀在壳聚糖质量25倍的质量分数为3%的醋酸溶液
中,用氢氧化钠调节pH至8.5,待壳聚糖析出完全后,加入壳聚糖质量7倍的异丙醇,升温至
65℃,加入壳聚糖质量8倍的质量分数为25%的缩水甘油基三乙基氯化铵溶液,用盐酸调节
pH至7,升温至92℃,反应14h,再加入壳聚糖质量2.5倍的活化沸石,室温下搅拌反应14h,离
(4)将沸石‑壳聚糖与质量分数为6%的柠檬酸溶液按质量比1:20混合,搅拌溶解
后,加入沸石‑壳聚糖质量0.8倍的环氧氯丙烷,在300rpm下搅拌反应3.5h,再加入沸石‑壳
聚糖等质量的腐殖酸粉末,继续搅拌25min,再加入沸石‑壳聚糖质量0.06倍的氢氧化钠,继
续反应14h,过滤并用去离子水洗涤4次,再在80℃干燥箱中干燥14h,取出后研磨成粉,制得
(5)将改性纳米零价铁和改性腐殖酸按质量比1:7混合,制得重金属土壤修复剂;
将重金属土壤修复剂与水按质量比1:65混合,均匀搅拌后,均匀喷洒在待处理重金属土壤
(1)将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为70%的硝酸溶液按质量比1:15混
合,升温至70℃,在200rpm下搅拌反应2h,然后真空抽滤并用去离子水洗涤8次,在70℃下干
燥至恒重,制得酸处理生物炭;将尿素与聚乙烯亚胺按质量比5:1混合并升温至140℃,保温
反应14h,冷却至室温,制得支化聚脲溶液;将酸处理生物炭与质量分数为10%的支化聚脲
的丙酮溶液按质量比1:10混合,在40℃下以200rpm搅拌反应50min,然后抽滤并用去离子水
(2)在氮气氛围下,将硼氢化钠溶液以5ml/min的速率滴加至硫酸亚铁溶液中,硼
氢化钠溶液的质量分数为5%,硫酸亚铁溶液的质量分数为3%,硼氢化钠溶液与硫酸亚铁
溶液的质量比为1:13,在200rpm下搅拌反应50min,用磁铁进行固液分离,再用去离子水和
(3)冰浴下,将丙酮和环氧氯丙烷按质量比2.2:1混合,并以5ml/min滴加环氧氯丙
烷质量0.45倍的三乙胺,继续反应2h后,升温至室温在50rpm下搅拌反应5h,抽滤、洗涤并干
燥,再用乙酸乙酯重结晶,最后在室温下真空干燥,制得缩水甘油基三乙基氯化铵;将沸石
浸泡在质量分数为8%的盐酸溶液中,8h后用碳酸钠溶液洗涤5次,干燥、粉碎并在马弗炉中
300℃焙烧3h,过300目筛;将壳聚糖溶胀在壳聚糖质量30倍的质量分数为3%的醋酸溶液
中,用氢氧化钠调节pH至9,待壳聚糖析出完全后,加入壳聚糖质量8倍的异丙醇,升温至70
℃,加入壳聚糖质量10倍的质量分数为30%的缩水甘油基三乙基氯化铵溶液,用盐酸调节
pH至7.5,升温至93℃,反应15h,再加入壳聚糖质量3倍的活化沸石,室温下搅拌反应15h,离
(4)将沸石‑壳聚糖与质量分数为8%的柠檬酸溶液按质量比1:30混合,搅拌溶解
后,加入沸石‑壳聚糖质量0.9倍的环氧氯丙烷,在400rpm下搅拌反应4h,再加入沸石‑壳聚
糖等质量的腐殖酸粉末,继续搅拌30min,再加入沸石‑壳聚糖质量0.08倍的氢氧化钠,继续
反应15h,过滤并用去离子水洗涤5次,再在80℃干燥箱中干燥15h,取出后研磨成粉,制得改
(5)将改性纳米零价铁和改性腐殖酸按质量比1:10混合,制得重金属土壤修复剂;
将重金属土壤修复剂与水按质量比1:80混合,均匀搅拌后,均匀喷洒在待处理重金属土壤
对比例1的处方组成同实施例2。该重金属土壤处理方法与实施例2的区别仅在于
步骤(1)的不同,将步骤(1)修改为:将粉碎并过100目筛的生物炭与质量分数为65%的硝酸
溶液按质量比1:13混合,升温至60~70℃,在150rpm下搅拌反应1.5h,然后真空抽滤并用去
离子水洗涤6次,在65℃下干燥至恒重,制得氨基改性生物炭;其余步骤同实施例2。
对比例2的处方组成同实施例2。该重金属土壤处理方法与实施例2的区别仅在于
对比例3的处方组成同实施例2。该重金属土壤处理方法与实施例2的区别仅在于
不进行步骤(3)的处理,将步骤(4)修改为:将壳聚糖与质量分数为8%的柠檬酸溶液按质量
比1:30混合,搅拌溶解后,加入壳聚糖质量0.9倍的环氧氯丙烷,在400rpm下搅拌反应4h,再
加入壳聚糖等质量的腐殖酸粉末,继续搅拌30min,再加入沸石‑壳聚糖质量0.08倍的氢氧
化钠,继续反应15h,过滤并用去离子水洗涤5次,再在80℃干燥箱中干燥15h,取出后研磨成
对比例4的处方组成同实施例2。该重金属土壤处理方法与实施例2的区别仅在于
下表1给出了采用本发明实施例1‑3与对比例1‑4的重金属土壤处理方法处理后土
通过表1中实施例与对比例的实验数据比较可以明显发现,实施例1、2、3制备的重
金属土壤处理方法处理后的土壤重金属含量较低,本发明的重金属土壤处理较好。
不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论
从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
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