一种白云母基负载镁的重金属钝化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于重金属污染水体或重金属污染土壤修复领域，具体涉及一种具有重金属钝化作用的负载镁的白云母基负载镁的重金属钝化剂。

背景技术：

1、农用地土壤重金属污染的防治及土壤贫瘠化的改善是当前亟需解决的重大环境问题。农用地重金属污染主要由矿山开采、污水灌溉、大气沉降以及农药、化肥的不规则施用等原因造成的。相较于场地重金属污染类型，农用地中镉和铅污染类型具有面积广、程度低等特征。其中黏土矿物由于比表面积较大，分布广范，价格低廉，而被广泛应用于土壤重金属的污染治理，如高岭土、蒙脱石、凹凸棒等等。但这些黏土矿物主要依靠表面吸附作用对重金属进行固定，存在钝化稳定性较差，用量大，需要特殊的硅酸盐矿物，原材料成本较高等缺陷。

2、现有的针对重金属修复的技术主要针对的是我国南方地区土壤，其使用的化学原理之一是提高土壤ph，依靠土壤中碱性物质的增加来实现降低土壤镉活性的目的，原因主要在于碱性物质水解后能够与活泼的镉离子生成碱性沉淀。这对于本身ph偏酸性的南方土壤ph来说是十分适合的修复路径。此外，相较于农用地较轻程度的重金属污染问题，农用地土壤的日益贫瘠化是一个更为值得关注的问题。我国土壤普遍缺钾，中国每年需要进口大量钾肥才能保证正常的农业生产，而现有的硅酸盐重金属污染土壤修复剂，功能比较单一，基本没有为土壤补充钾素的功能。因此，对于南方酸性土壤，寻找一种能够同时改善土壤酸化，高效固定阳离子重金属，且兼具保水保肥性能的新型环境功能材料是十分必要的。

技术实现思路

1、为克服现有技术中硅酸盐矿物钝化材料的功能比较单一的缺陷，本发明提供了一种以富钾矿物—白云母为基体，负载镁元素的重金属钝化剂，不仅能够用于重金属土壤或水体中的重金属元素的钝化，还兼具肥料功能，能够为土壤补充适量钾肥的重金属污染钝化材料。本发明提供的重金属钝化材料，其制作方法简单，生产成本低且基本不产生污染，对酸性土壤具有很好的产业适应性。

2、本发明提供的一种白云母基负载镁的重金属钝化剂，其是在白云母基体上负载有镁元素。所述重金属钝化剂是将白云母和氯化镁先与水混合均匀、干燥，然后再在500～600℃下煅烧后得到。

3、本发明提供的一种白云母基负载镁的重金属钝化剂的制备方法，包含如下步骤：

4、1)将白云母矿石进行破碎研磨过200目筛，得白云母粉备用；

5、2)测定所述白云母粉中钾元素含量，按照白云母粉中钾元素与氯化镁中镁元素mg:k＝2:1的化学计量比分别称取所述白云母粉和氯化镁，并加水搅拌，混合均匀；

6、3)将所述步骤2)得到的混合物在160℃下干燥2h；

7、4)将所述步骤3)干燥后的白云母与氯化镁混合样品进行低温煅烧，煅烧温度选择500～600℃，煅烧时间3h，煅烧完成冷却后将样品取出、研磨至200目得到所述白云母基负载镁的重金属钝化剂。

8、优选地，所述步骤4)中的低温煅烧温度为550℃。

9、进一步地，可以将所述的白云母基负载镁的重金属钝化剂用于含重金属污水或重金属污染土壤修复药剂的配置；其中重金属种类包括但不限于cd，pb，cu，mn，ni等阳离子重金属污染元素及他们之间的复合。

10、进一步地，可以将所述的白云母基负载镁的重金属钝化剂用于含镉污水修复药剂的配置，可以将所述白云母基负载镁重金属钝化剂用于含铅污水修复药剂的配置；可以将所述白云母基负载镁重金属钝化剂用于含镉或含铅或镉铅复合污染土壤修复药剂的配置。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1)白云母作为富钾矿物，在自然界中分布广泛，储量高，原料易得，价格低廉，相较其他硅酸盐基材料制作成本较低。

13、2)本发明使用氯化镁添加至白云母中进行低温煅烧，煅烧温度相较于传统钾肥工业明显下降，但仍能提高白云母中钾元素的释放，为土壤补充少量钾养分，同时也能为土壤补充镁元素。

14、3)本发明提供的白云母基负载镁的重金属钝化剂，样品碱性温和，ph值(放在水中)在9.5附近，非常适用于酸性土壤，既能实现对cd、pb的良好固定，又能改良酸性土壤环境，改善土壤酸化、高效固定水体重金属镉铅的同时兼具保水保肥功能，从而克服了传统重金属修复材料功能性比较单一的问题。

15、4)本发明提供的白云母基负载镁的重金属钝化剂不仅可用于出现阳离子重金属污染的土壤和污水，还可以用于其他环境介质中重金属的钝化，包括但不限于矿渣，湿地，飞灰等。

技术特征：

1.一种白云母基负载镁的重金属钝化剂，其特征在于，所述重金属钝化剂是在白云母基体上负载有镁元素，所述重金属钝化剂是将白云母和氯化镁先与水混合均匀、干燥，然后再在500～600℃下煅烧后得到。

2.根据权利要求1所述的一种白云母基负载镁的重金属钝化剂，其特征在于，混合均匀时，以化学计量比计，白云母中钾元素与氯化镁中镁元素mg:k＝2:1。

3.一种白云母基负载镁的重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种白云母基负载镁的重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中和步骤4中的研磨的目标是研磨至200目。

5.根据权利要求3所述的一种白云母基负载镁的重金属钝化剂的制备方法，其特征在于所述步骤4中的低温煅烧温度为550℃。

6.权利要求1或2所述的白云母基负载镁的重金属钝化剂，或者权利要求3～5任一项所述的方法制备得到的重金属钝化剂在含重金属污水或重金属污染土壤修复药剂配置中的应用，其特征在于，所述重金属种类包括cd、pb、cu、mn和/或ni。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的药剂为含镉污水修复药剂、含铅污水修复药剂、以及含镉或含铅或镉铅复合污染土壤修复药剂。

技术总结
本发明属于重金属污染水体或重金属污染土壤修复领域，具体涉及一种具有重金属钝化作用的负载镁的白云母基负载镁的重金属钝化剂。该重金属钝化剂是在白云母基体上负载有镁元素。所述重金属钝化剂是将白云母和氯化镁先与水混合均匀、干燥，然后再在500～600℃下煅烧后得到。本发明提供的一种以富钾矿物—白云母为基体，负载镁元素的重金属钝化剂，不仅能够用于重金属土壤或水体中的重金属元素的钝化，还兼具肥料功能，能够为土壤补充适量钾肥的重金属污染土壤钝化材料。本发明提供的重金属钝化材料，其制作方法简单，生产成本低且基本不产生污染，对酸性土壤具有很好的产业适应性。

技术研发人员：赵越,伍艳,张其武,郭建华,任海平,赵寿刚,徐祖奔,张汉,张琦,王辉,张恩典,申震洲,申娇,刘振延
受保护的技术使用者：黄河水利委员会黄河水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13