一种重金属污染土壤高效还原修复药剂及其修复工艺的制作方法

本发明涉及土壤重金属修复领域，具体为一种重金属污染土壤高效还原修复药剂及其修复工艺。

背景技术：

现有的土壤处理药剂成分不合理，在现有的药剂施放一段时间之后，已经被还原的重金属离子，又会由于空气的氧化作用，被氧化成高价状态，其中对土壤危害较大的为六价铬离子和五价砷离子，这两种离子的浓度过高会严重影响土壤的健康程度，并且现有的土壤重金属处理工艺步骤繁琐，实施起来成本过高，不适合大规模的推广，影响土壤重金属处理的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤高效还原修复药剂及其修复工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种重金属污染土壤高效还原修复药剂，包括以下重量组份：纳米零价铁8-18份，硫酸亚铁5-26份，多硫化钙3-17份，赤铁矿2-9份，铁粉5-19份，硫化钠1-3份，脱乙酰甲壳素3-11份，氯化铁2-16份，微生物组合剂9-38份，复合溶解剂50-180份。

优选的，所述微生物组合剂包括以下重量组份：芽孢杆菌2-7份，白腐真菌3-10份，沟戈登氏菌4-11。

优选的，所述复合溶解剂包括以下重量组份：水32-112份，碳酸氢铵11-30份，磷酸钙6-20份，硫酸钾1-18份。

一种土壤重金属修复工艺，包括以下步骤：

S1：称量配比，将土壤重金属修复药剂的原料进行称量，并分别保存起来备用；

S2：土壤初步翻覆，将配比之后的硫酸亚铁、多硫化钙、赤铁矿、铁粉、硫化钠、氯化铁通过播撒装置播撒到土壤表面，然后使用耕地设备对土壤进行初步翻松处理，将播撒在土壤表面的药剂融入到土壤中；

S3：土壤粉碎，将配比之后的纳米零价铁、脱乙酰甲壳素、微生物组合剂使用播撒设备，施放到土壤表面，并使用旋耕设备对土壤进行旋耕作业，将土壤粉碎，并进一步使药剂与土壤融合；

S4：搅拌溶解剂，将配比的溶解剂各个组分投入到搅拌设备中进行搅拌处理，搅拌的环境温度为15-26摄氏度，压强为88-112千帕，至溶解剂呈悬浊液状态；

S5：播撒溶解剂，将搅拌之后的溶解剂悬浊液使用喷洒设备喷洒到待处理的土壤表面，修复过程完成。

本发明中纳米零价铁，能够有效的降低土壤中的重金属离子含量，由于纳米零价铁颗粒粒径较小，大小为1～100nm，随着粒子直径的减小，表面原子数占总原子数的比例急剧增加，纳米粒子的表面积和表面能也迅速增大，因此吸附能力极强，并且这种纳米零价铁易氧化，因此能够减缓土壤中高价重金属离子被氧化的速度，从而延长本发明的药剂的有效时间。

微生物组合剂芽孢杆菌对铬具备高的吸附效率,在铬初始质量浓度为20mg/L,pH5.0,吸附温度为20℃,吸附时间20min,此时吸附率高达82.9％，沟戈登氏菌对重金属具有吸附作用，砷的去除率可达86％左右，白腐真菌对重金属也具有较大吸附能力，对Pb、Hg、Cu、Ni吸附量分别达到108，61，60，56mg/g。

脱乙酰甲壳素可以作为一种吸附剂、配位体或螯合剂用于水中三卤甲烷等卤代烃和某些重金属离子的富集和分离，其对水体中Cr的吸附率能达到90％。

由于微生物修复技术对低浓度污染物的效果较佳，但将高浓度纳米零价 铁与微生物混合时纳米零价铁对微生物显示出了一定程度的毒害作用并抑制了微生物的生长，而本发明的修复配方中含有脱乙酰甲壳素，这种天然高分子混合后包覆在纳米零价铁的表面，使得微生物不直接接触纳米零价铁，减少了对微生物的毒害作用，促进了微生物的繁殖和生长，脱乙酰甲壳素不仅自身具备很强的重金属吸附能力，同时作为有机物可以提供微生物生长足够的营养物质。

由于引入了脱乙酰甲壳素，使得微生物组合剂中三种微生物减少了对碳源的竞争，都可以得到高速增殖，没有相互抑制，经过多次试验发现，上述微生物本身同时使用产生了良好的协同作用。

复合溶解剂不仅可以和重金属形成螯合物，起到固定重金属的作用，还能提供微生物生长所必需的矿物元素，促进微生物的生长。

本发明中各组分协调配合，组分配比也是经过多次试验才得以确定，获得了很好的重金属处理效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的土壤修复药剂配方更加科学合理，各组分协调配合，通过加入纳米零价铁，能够有效的降低土壤中的重金属离子含量，由于纳米零价铁颗粒粒径较小，大小为1～100nm，随着粒子直径的减小，表面原子数占总原子数的比例急剧增加，纳米粒子的表面积和表面能也迅速增大，因此吸附能力极强，并且这种纳米零价铁易氧化，因此能够减缓土壤中高价重金属离子被氧化的速度，从而延长本发明的药剂的有效时间，脱乙酰甲壳素减少了纳米铁对微生物的毒害作用，使得微生物组合剂中三种微生物减少了对碳源的竞争，都可以得到高速增殖，其本身还具备强吸附重金属的能力，复合溶解剂不仅可以和重金属形成螯合物，起到固定重金属的作用，还能提供微生物生长所必需的矿物元素，促进微生物的生长。同时对土壤土质进行改良，便于土壤在清除重金属污染的同时，恢复种植作物的能力。

本发明的土壤修复工艺步骤简单，能够使药剂与土壤充分混合，从而更加全面的将土壤中的重金属离子修复，使土壤中的重金属离子能够较长时间保持较低状态，总的来说，本发明配方合理，工艺更加科学，能够有效的降低土壤中的高价重金属离子含量。

附图说明

图1为发明实验结果对比表格。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供一种技术方案：一种重金属污染土壤高效还原修复药剂，包括以下重量组份：纳米零价铁10份，硫酸亚铁6份，多硫化钙7份，赤铁矿3份，铁粉5份，硫化钠1份，脱乙酰甲壳素4份，氯化铁6份，微生物组合剂12份，复合溶解剂90份。

其中微生物组合剂包括以下重量组份：芽孢杆菌3份，白腐真菌4份，沟戈登氏菌5份；复合溶解剂包括以下重量组份：水60份，碳酸氢铵12份，磷酸钙10份，硫酸钾8份。

一种土壤重金属修复工艺，包括以下步骤：

S1：称量配比，将土壤重金属修复药剂的原料进行称量，并分别保存起来备用；

S2：土壤初步翻覆，将配比之后的硫酸亚铁、多硫化钙、赤铁矿、铁粉、硫化钠、氯化铁通过播撒装置播撒到土壤表面，然后使用耕地设备对土壤进行初步翻松处理，将播撒在土壤表面的药剂融入到土壤中；

S3：土壤粉碎，将配比之后的纳米零价铁、脱乙酰甲壳素、微生物组合剂使用播撒设备，施放到土壤表面，并使用旋耕设备对土壤进行旋耕作业，将土壤粉碎，并进一步使药剂与土壤融合；

S4：搅拌溶解剂，将配比的溶解剂各个组分投入到搅拌设备中进行搅拌处理，搅拌的环境温度为16摄氏度，压强为92千帕，至溶解剂呈悬浊液状态；

S5：播撒溶解剂，将搅拌之后的溶解剂悬浊液使用喷洒设备喷洒到待处理的土壤表面，修复过程完成。

实施例二

本发明提供一种技术方案：一种重金属污染土壤高效还原修复药剂，包括以下重量组份：纳米零价铁15份，硫酸亚铁21份，多硫化钙13份，赤铁矿7份，铁粉15份，硫化钠2份，脱乙酰甲壳素8份，氯化铁14份，微生物组合剂18份，复合溶解剂160份。

其中微生物组合剂包括以下重量组份：芽孢杆菌5份，白腐真菌6份，沟戈登氏菌7份；复合溶解剂包括以下重量组份：水102份，碳酸氢铵28份，磷酸钙17份，硫酸钾13份。

一种土壤重金属修复工艺，包括以下步骤：

S1：称量配比，将土壤重金属修复药剂的原料进行称量，并分别保存起来备用；

S2：土壤初步翻覆，将配比之后的硫酸亚铁、多硫化钙、赤铁矿、铁粉、硫化钠、氯化铁通过播撒装置播撒到土壤表面，然后使用耕地设备对土壤进行初步翻松处理，将播撒在土壤表面的药剂融入到土壤中；

S3：土壤粉碎，将配比之后的纳米零价铁、脱乙酰甲壳素、微生物组合剂使用播撒设备，施放到土壤表面，并使用旋耕设备对土壤进行旋耕作业，将土壤粉碎，并进一步使药剂与土壤融合；

S4：搅拌溶解剂，将配比的溶解剂各个组分投入到搅拌设备中进行搅拌处理，搅拌的环境温度为22摄氏度，压强为101千帕，至溶解剂呈悬浊液状态；

S5：播撒溶解剂，将搅拌之后的溶解剂悬浊液使用喷洒设备喷洒到待处理的土壤表面，修复过程完成。

实施例三

本发明提供一种技术方案：一种重金属污染土壤高效还原修复药剂，包括以下重量组份：纳米零价铁17份，硫酸亚铁26份，多硫化钙17份，赤铁矿9份，铁粉19份，硫化钠3份，脱乙酰甲壳素11份，氯化铁16份，微生物组合剂28份，复合溶解剂180份。

其中微生物组合剂包括以下重量组份：芽孢杆菌7份，白腐真菌10份，沟戈登氏菌11；复合溶解剂包括以下重量组份：水112份，碳酸氢铵30份，磷酸钙20份，硫酸钾18份。

一种土壤重金属修复工艺，包括以下步骤：

S1：称量配比，将土壤重金属修复药剂的原料进行称量，并分别保存起来备用；

S2：土壤初步翻覆，将配比之后的硫酸亚铁、多硫化钙、赤铁矿、铁粉、硫化钠、氯化铁通过播撒装置播撒到土壤表面，然后使用耕地设备对土壤进行初步翻松处理，将播撒在土壤表面的药剂融入到土壤中；

S3：土壤粉碎，将配比之后的纳米零价铁、脱乙酰甲壳素、微生物组合剂使用播撒设备，施放到土壤表面，并使用旋耕设备对土壤进行旋耕作业，将土壤粉碎，并进一步使药剂与土壤融合；

S4：搅拌溶解剂，将配比的溶解剂各个组分投入到搅拌设备中进行搅拌处理，搅拌的环境温度为26摄氏度，压强为108千帕，至溶解剂呈悬浊液状态；

S5：播撒溶解剂，将搅拌之后的溶解剂悬浊液使用喷洒设备喷洒到待处理的土壤表面，修复过程完成。

通过对上述三组实施例和传统药剂进行对比实验，试验结果如图1所示，能够发现三组实施例处理之后的土壤，六价铬和五价砷的离子含量均大幅降低，去除率均达到了98％左右，本发明能够在短期内使土壤中的重金属离子含量降低，并且药效更加的持久，1年之内土壤中六价铬和五价砷的离子含量没有明显反弹，能够降低土壤修复的成本，提高土壤修复的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。