一种六价铬污染土壤修复剂的制作方法

本技术涉及六价铬污染土壤治理领域，尤其是涉及一种六价铬污染土壤修复剂。

背景技术：

1、在铬矿开采冶炼、电镀、金属加工、制革、颜料、印染等工业生产过程中，废水、废渣和废弃的排放对周围土壤和地下水造成了严重的铬污染。极大的危害了居民生活与生态环境。

2、铬污染土壤及地下水中的铬主要以六价铬和三价铬两种价态形式存在，其中三价铬毒性低、稳定性较高；而六价铬毒性强，稳定剂差，迁移能力强。铬污染的治理的重点在于将六价铬还原为三价铬，降低其毒性和迁移能力。

3、糖蜜是常用的土壤铬污染修复剂，其含有丰富的糖类(主要为蔗糖)、胶体等还原性物质，能够作为六价铬的电子供体，使其还原为三价铬。同时能够显著促进土壤中微生物的生长，降低土壤中氧气含量，从而使土壤中氧化还原电位逐渐下降，保持还原环境，进一步促进六价铬还原转化为三价铬，并与有机质作用生成稳定螯合物，从而达到更高效的六价铬还原效果。然而糖蜜的还原能力有限，对中高铬污染土壤(＞1000mg/㎏)的修复效果差且效率低，花费时间较长。

技术实现思路

1、本技术提供一种六价铬污染土壤修复剂，其能够显著改善对中高浓度六价铬污染土壤的修复效果和修复效率。

2、本技术提供的一种六价铬污染土壤修复剂，以100㎏六价铬污染土壤为例，其包括如下用量的原料：

3、糖蜜：10～50㎏；

4、醋糟废水：10～50㎏；

5、改性纳米铁：5～15㎏；

6、所述醋糟废水的ph值为2～3。

7、优选的，所述纳米铁的粒径为10～100nm，更优选为20～60nm。

8、通过糖蜜、醋糟废水与改性纳米铁的复配所得修复剂，其对中高浓度铬污染土壤的修复效果和速率显著提升。首先，醋糟废水中含有较多的芽孢杆菌、埃希氏菌、异常球菌、小单胞菌、甲基杆菌、马赛菌、酸杆菌、丛毛单胞菌、慢生根瘤菌和节杆菌等真菌微生物，其以醋糟废水和糖蜜为碳源和营养物质，能够快速繁殖生长，并将六价铬还原为三价铬，提高还原效率和效果。纳米铁具有高还原活性与高迁移能力，在醋糟废水提供的酸性环境下，其活性进一步提高，能够在土壤中快速与六价铬接触反应，从而提升修复效果和速率。

9、其次，糖蜜较为粘稠，迁移能力较差，醋糟废水能够起到稀释糖蜜，促进其迁移和反应的作用，有效节省水资源；同时减少了醋糟废水治理的能耗。另外，醋糟废水能够为糖蜜提供酸性环境，进一步提升其还原活性，提高修复效率。

10、最后，经过修复后的土壤不仅污染物浓度大幅下降，且土壤肥力显著提升，不会造成土壤板结和盐碱化，有利于农业生产。

11、本技术的醋糟为制醋过程中的副产物，生产中，以麦麸、高粱及、碎米等为原料，经发酵酿造，提取醋后所余残渣即为醋糟；醋糟废水即醋糟与水的共混物。

12、优选的，所述改性纳米铁由质量比为10:(0.2～0.5)的纳米铁和改性剂经表面改性制得；所述改性剂包括质量比为(1～2):1的阴离子表面活性剂和六甲基硅氮烷；所述阴离子表面活性剂分子链中含有长链烷基。

13、采用阴离子表面活性剂和六甲基硅氮烷作为纳米铁的表面改性剂，能够在保障其迁移、还原能力的前提下，抑制其团聚沉降趋势，使其充分分散，发挥还原修复效果。具体的，该阴离子表面活性剂附着于纳米铁表面后，可通过长链烷基形成空间位阻作用，对具有氧化性的大分子有机质起到拒止作用，减少纳米铁的损耗。同时阴离子表面活性剂通过静电作用吸附六价铬，促进其还原转化。

14、然而，过多的阴离子表面活性剂将降低纳米铁的在土壤中的迁移能力，抑制其修复效果的发挥。为此，本技术的改性剂中掺入有部分六甲基二硅氮烷，其通过水解形成硅醇基团后吸附在纳米铁表面，起到抑制团聚作用的同时，能够较高的保持纳米铁的迁移能力，保障修复效率。

15、综上，采用阴离子表面活性剂和六甲基硅氮烷作为纳米铁的表面改性剂，有利于实现纳米铁的位阻能力和迁移能力的平衡，从而提高对六价铬的修复效果与速率。

16、优选的，所述阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐、烷基磷酸酯盐、烷基醚硫酸钠、脂肪醇硫酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐中的一种或几种。

17、上述阴离子表面活性剂中均含有长链烷基，具有良好的位阻、抗团聚作用，抑制纳米铁的团聚沉降，阻隔氧化性大分子有机质与纳米铁的反应。

18、优选的，所述长链烷基的碳原子数为12～18。

19、优选的，所述修复剂还包括3～10㎏糖蜜酶解液。

20、由于土壤粘性和带电粒子等因素影响，土壤微粒容易结合形成密实的絮凝团聚体，絮凝团聚体内包裹的六价铬难以被还原，致使还原效果和速率下降。为克服该问题，本技术添加了酶解的糖蜜产物，酶解产物中含有小分子的还原性物质以及天然小分子分散剂，小分子分散剂能够插入并吸附于絮凝团聚体的土壤颗粒上，起到分散作用，可促进小分子还原物质的渗透反应，甚至能破坏团聚体并释放出包裹的六价铬，提高修复效率与六价铬去除率。

21、优选的，所述糖蜜酶解产物胺按照如下方法制备得到：

22、预处理：将糖蜜加水混合配制成糖蜜水溶液，调节溶液ph值为4.5～5.5，制得反应液；酶解：将反应液加热至50～60℃，加入酶溶液，混合均匀在微波下进行酶解，制得糖蜜酶解液；

23、优选的，所述糖蜜水溶液的浓度为50～150g/l；

24、优选的，所述酶溶液的浓度为0.05～0.1u/ml；

25、优选的，所述糖蜜水溶液与酶溶液的质量比为1～3：1；

26、优选的，所述酶解时间为3～6h。

27、优选的，所述微波功率为500-1000w。

28、优选的，所述糖蜜酶解液所用的酶包括果糖基转移酶和/或纤维素酶。

29、优选的，所述糖蜜酶解液所用的酶才采用质量比为(5～10):1的果糖基转移酶和纤维素酶。

30、果糖基转移酶主要作用在于将糖蜜中的蔗糖酶解为小分子且具有还原性的葡萄糖或果糖.纤维素酶能够将糖蜜中的黄酮糖苷等物质酶解为具有优异还原性的小分子物质。

31、需要说明的是，本技术的纤维素酶是由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组成的复合酶。

32、优选的，所述醋糟废水中醋糟含量为10～60wt％。

33、本技术对醋糟废水中的醋糟含量无特殊要求，优选采用含量为10～60wt％的废水，以提高修复效率。

34、优选的，所述所述糖蜜选自甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜中的至少一种。

35、综上所述，本技术具有如下有益效果：

36、1、本技术通过采用糖蜜、醋糟废水与纳米氧化铁一同配合，能够显著提高对中高浓度铬污染土壤的修复速率以及六价铬离子去除率；同时提高土壤肥力。

37、2、本技术通过采用阴离子表面活性剂和六甲基硅氮烷作为纳米铁粒子的改性剂，能够有效实现纳米铁的位阻能力和迁移能力的平衡，从而提高对六价铬的修复效果与速率。

38、3、本技术通过加入糖蜜酶解液，能够渗透破坏土壤中絮凝团聚体，提高六价铬的修复效果与速率。