本發(fā)明屬于土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種修復(fù)鉛污染土壤的鈍化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

土壤中過量的鉛不僅會影響植物的生長，還會通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康。目前用于鉛污染土壤的鈍化劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。對于無機(jī)類鈍化劑，現(xiàn)已有利用一些工業(yè)廢棄物來修復(fù)鉛污染土壤，如將粉煤灰用于鈍化土壤中的鉛（呂曉立，劉景濤，劉俊建等，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018（13））。但大多數(shù)工業(yè)副產(chǎn)物對土壤的理化性質(zhì)影響較大，長期使用會使土壤營養(yǎng)成分含量下降，不利于植物的生長及土壤的后續(xù)使用。雖已有將高爐渣用作土壤固化劑穩(wěn)定土壤中的鉛的報道（薄煜琳，何哲祥，中南大學(xué)學(xué)報，2017(7):1957-1963），但此種方法不適用于修復(fù)農(nóng)用類土壤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種修復(fù)鉛污染土壤的鈍化劑，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鈍化劑效果不理想，對土壤理化性質(zhì)影響較大的問題。

本發(fā)明的目的之二是提供一種修復(fù)鉛污染土壤的鈍化劑的制備方法。

本發(fā)明的目的之一是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種修復(fù)鉛污染土壤的鈍化劑，所述鈍化劑通過以下方法制備得到：

a、將高爐渣用去離子水洗滌3~5次，烘干后用粉碎機(jī)粉碎至150~200目，得到高爐渣粉；

b、將步驟a所得的高爐渣粉置于馬弗爐中，在300~350℃條件下燒制2~2.5h，之后取出并冷卻；

c、按高爐渣粉∶kh2po4溶液=0.8~1.2g∶10ml的比例，將經(jīng)燒制處理的高爐渣粉與kh2po4溶液在28~32℃條件下振蕩或攪拌混合2~2.5h，然后靜置分離，得到沉淀物，其中，所述kh2po4溶液的濃度為0.5~0.7mol/l；

d、將步驟c所得沉淀物用去離子水洗滌至中性，然后烘干即得所述鈍化劑。

步驟c中，使用振蕩器將經(jīng)燒制處理的高爐渣粉與kh2po4溶液在28~32℃條件下振蕩混合2~2.5h，所述振蕩器的轉(zhuǎn)速設(shè)置為150r/min。

步驟d中，烘干溫度為105℃。

本發(fā)明的目的之二是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種修復(fù)鉛污染土壤的鈍化劑的制備方法，包括如下步驟：

a、將高爐渣用去離子水洗滌3~5次，烘干后用粉碎機(jī)粉碎至150~200目，得到高爐渣粉；

b、將步驟a所得的高爐渣粉置于馬弗爐中，在300~350℃條件下燒制2~2.5h，之后取出并冷卻；

c、按高爐渣粉∶kh2po4溶液=0.8~1.2g∶10ml的比例，將經(jīng)燒制處理的高爐渣粉與kh2po4溶液在28~32℃條件下振蕩或攪拌混合2~2.5h，然后靜置分離，得到沉淀物，其中，所述kh2po4溶液的濃度為0.5~0.7mol/l；

d、將步驟c所得沉淀物用去離子水洗滌至中性，然后烘干即得所述鈍化劑。

步驟c中，使用振蕩器將經(jīng)燒制處理的高爐渣粉與kh2po4溶液在28~32℃條件下振蕩混合2~2.5h，所述振蕩器的轉(zhuǎn)速設(shè)置為150r/min。

步驟d中，烘干溫度為105℃。

有益效果：

本發(fā)明的鈍化劑主要成分為高爐渣，其是冶煉生鐵時的副產(chǎn)物，存在儲量大且利用率低的問題，本發(fā)明利用磷酸二氫鉀并通過特定的方法對高爐渣進(jìn)行改性，不僅使所得鈍化劑對土壤中鉛的鈍化效率和鈍化效果大大提升，同時還可向土壤供給一部分植物生長所必需的磷和鉀，改善土壤質(zhì)量，減少化肥的使用，是一種變廢為寶、成本低廉、環(huán)保多效的土壤鈍化劑。

本發(fā)明改性后的高爐渣能與土壤中的鉛離子形成穩(wěn)定的沉淀，且原料易于獲取，制備和應(yīng)用簡便，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效且適用于農(nóng)用土地。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1、對比例1、對比例2所得產(chǎn)物以及單獨(dú)使用高爐渣對土壤鉛修復(fù)效果的對比圖。

圖2是不同使用量的鈍化劑對土壤ph影響的對比圖。

圖3是不同使用量的鈍化劑對土壤鉛浸出毒性影響的對比圖。

圖4是不同使用量的鈍化劑對土壤鉛形態(tài)分布影響的對比圖。

圖5是不同使用量的鈍化劑對土壤速效鉀含量影響的對比圖。

圖6是不同使用量的鈍化劑對黑麥草生物量影響的對比圖。

圖7是不同使用量的鈍化劑對黑麥草植物鉛含量影響的對比圖。

具體實(shí)施方式

下面以具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。

實(shí)施例1：磷酸二氫鉀改性高爐渣。

a、將高爐渣用去離子水洗滌3~5次，烘干后用粉碎機(jī)粉碎至150~200目，得到高爐渣粉；

b、將步驟a所得的高爐渣粉置于馬弗爐中，在300℃條件下燒制2h，之后取出并冷卻至室溫；

c、按高爐渣粉∶kh2po4溶液=1g∶10ml的比例，將經(jīng)步驟b燒制處理的高爐渣粉與濃度為0.5mol/l的kh2po4溶液在30℃條件下用振蕩器振蕩混合2h，振蕩器的轉(zhuǎn)速設(shè)置為150r/min，然后靜置分離，得到沉淀物；

d、將步驟c所得沉淀物用去離子水洗滌至洗滌水的ph值為7.0，然后將沉淀物在105℃的烘箱中烘干即得所述鈍化劑。

對比例1：殼聚糖改性高爐渣。

a、將高爐渣用去離子水洗滌3~5次，烘干后用粉碎機(jī)粉碎至150~200目，得到高爐渣粉；

b、將步驟a所得的高爐渣粉置于馬弗爐中，在300℃條件下燒制2h，之后取出并冷卻至室溫；

c、按高爐渣粉∶殼聚糖溶液=3g∶10ml的比例，將經(jīng)步驟b燒制處理的高爐渣粉與濃度為1.0wt%的殼聚糖溶液在60℃條件下用振蕩器振蕩混合2h，振蕩器的轉(zhuǎn)速設(shè)置為150r/min，然后靜置分離，得到沉淀物；

d、將步驟c所得沉淀物用去離子水洗滌3~5次，然后將沉淀物在80℃的烘箱中烘干即可。

對比例2：胡敏酸改性高爐渣。

a、將高爐渣用去離子水洗滌3~5次，烘干后用粉碎機(jī)粉碎至150~200目，得到高爐渣粉；

b、將步驟a所得的高爐渣粉置于馬弗爐中，在300℃條件下燒制2h，之后取出并冷卻至室溫；

c、按高爐渣粉∶胡敏酸溶液=1g∶8ml的比例，將經(jīng)步驟b燒制處理的高爐渣粉與濃度為1.0wt%的胡敏酸溶液在30℃條件下用振蕩器振蕩混合18h，振蕩器的轉(zhuǎn)速設(shè)置為150r/min，然后靜置分離，得到沉淀物；所述濃度為1.0wt%的胡敏酸溶液的制備過程為將胡敏酸用1mol/l的naoh溶解配置成1.0wt%的胡敏酸溶液，并用鹽酸調(diào)節(jié)ph至7.0左右；

d、將步驟c所得沉淀物用去離子水洗滌3~5次，然后將沉淀物在60~70℃的烘箱中烘干即可。

將高爐渣、對比例1的殼聚糖改性高爐渣、對比例2的胡敏酸改性高爐渣及實(shí)施例1的磷酸二氫鉀改性高爐渣產(chǎn)物按1.0wt％的添加比例施用于含鉛量400mg/kg的鉛污染土壤中，未施加材料的處理作為空白對照。保持土壤的含水率為60％，在第10天，第30天，第50天測試每組土壤dtpa有效態(tài)鉛含量。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于圖1，由圖1可以看出，隨著時間的延長，本發(fā)明的修復(fù)效果顯著優(yōu)于其他改性方法制備的材料及未改性的高爐渣。

將本發(fā)明實(shí)施例1的鈍化劑分別按0.0wt%、1.0wt%、2.0wt%、5.0wt%的添加比例施用于鉛含量為800mg/kg的鉛污染土壤中，并將土壤置于花盆中，每個花盆放置500g的對應(yīng)土壤，并在每組花盆中都播種2g的黑麥草種子，保持土壤60％含水率，在25℃的溫室中進(jìn)行黑麥草盆栽實(shí)驗(yàn)。分別在第0天，第14天，第28天，第56天測試土壤的ph值，tclp鉛浸出毒性，bcr鉛形態(tài)分布及土壤速效鉀含量，并分別將結(jié)果列于圖2、圖3、圖4和圖5中；在第56天測試黑麥草的株高、鮮重及鉛含量，并分別列于圖6和圖7中。

如圖1~5所示，本發(fā)明對土壤ph值影響較小，在高污染濃度（800mg/kg）土壤中能顯著降低土壤鉛的浸出毒性，使土壤鉛在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)。本發(fā)明在1.0wt%、2.0wt%、5.0wt%的添加比例下，土壤鉛浸出毒性較0.0wt%分別平均降低18.36%、61.97%、94.38%；土壤酸溶態(tài)及可還原態(tài)鉛比例顯著低于未使用本發(fā)明的0.0wt%處理組。土壤速效鉀含量也在施加本發(fā)明后得到顯著提升。由于黑麥草生長的消耗，在第三次取樣后速效鉀含量開始下降。

本發(fā)明在降低土壤鉛活性的同時還可提高植物的生物量，減少植物對土壤鉛的吸收。如圖6和圖7所示。在高污染濃度土壤中，隨著本發(fā)明使用量的增加，黑麥草生物量顯著提高，植株鉛含量顯著降低，說明本發(fā)明促進(jìn)了黑麥草在鉛污染環(huán)境中的生長。

本發(fā)明具有成本低，易制備，環(huán)境友好，高效穩(wěn)定的特點(diǎn)，在實(shí)際的鉛污染土壤修復(fù)工程中應(yīng)用可行性高，特別是對于中堿性農(nóng)田的修復(fù)，解決了因使用鈍化劑而造成的土壤ph值升高，養(yǎng)分減少，土壤質(zhì)量下降的問題。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種修復(fù)鉛污染土壤的鈍化劑及其制備方法。所述鈍化劑通過以下方法制備得到：a、將高爐渣用去離子水洗滌3~5次，烘干后用粉碎機(jī)粉碎至150~200目，得到高爐渣粉；b、將步驟a所得的高爐渣粉置于馬弗爐中，在300~350℃條件下燒制2~2.5h，之后取出并冷卻；c、按高爐渣粉∶KH2PO4溶液=0.8~1.2g∶10mL的比例，將經(jīng)燒制處理的高爐渣粉與KH2PO4溶液在28~32℃條件下振蕩或攪拌混合2~2.5h，然后靜置分離，得到沉淀物；d、將步驟c所得沉淀物用去離子水洗滌至中性，然后烘干即得所述鈍化劑。本發(fā)明原料易于獲取，制備和應(yīng)用簡便，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效且適用于農(nóng)用土地。

技術(shù)研發(fā)人員：梁淑軒;席曉燦;李玉茹

受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2018.12.13

技術(shù)公布日：2019.04.16