一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板及其制备方法，将花生壳清洗、烘干后，粉碎成颗粒状，得花生壳颗粒，按海藻酸钠和花生壳颗粒的质量比为2:3取料，海藻酸钠加入去离子水配成质量分数为10％的海藻酸钠溶液，将花生壳颗粒的一半均匀撒入中空有内腔的筒状模具中，然后将海藻酸钠溶液加入模具，再向溶液上均匀撒入剩余的一半花生壳颗粒，最后将模具于-20℃温度下冷冻定型，脱模，制得海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板。该吸附板可有效吸附固定土壤中的重金属元素镉，其对土壤中的重金属镉吸附量达5mg/g。该土壤重金属吸附板可广泛应用于重金属镉污染土壤的修复。

权利要求

1.一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板的制备方法，其特征在于所述方法为：将花生壳清洗、烘干后，粉碎成颗粒状，得花生壳颗粒，按海藻酸钠和花生壳颗粒的质量比为2:3取料，海藻酸钠加入去离子水配成质量分数为10％的海藻酸钠溶液，将花生壳颗粒的一半均匀撒入中空有内腔的筒状模具中，然后将海藻酸钠溶液加入模具，再向溶液上均匀撒入剩余的一半花生壳颗粒，最后将模具于-20℃温度下冷冻定型，脱模，制得海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板；所述筒状模具为方形筒状模具，包括底面和与底面垂直、与底面边缘密封连接的侧面筒，底面为长方形，长度为30cm，宽度为20cm，底面和侧面筒围成中空方形内腔，内腔高度2cm，内腔底表面上均匀分布着9～15根相互平行、且垂直于底表面的柱子，柱子直径为1～2cm，柱长为2cm。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述花生壳用去离子水清洗后，于40～60℃的干燥箱中烘干，用粉碎机粉碎后过40目标准筛，得花生壳颗粒。

3.如权利要求1～2之一所述的方法制得的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板。

4.如权利要求3所述的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板在吸附固定土壤中重金属镉中的应用。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于所述应用的方法为：将多个海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板垂直插入镉污染土壤中，海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板顶部到土壤表面的垂直距离为10～20cm，吸附板之间相互平行，吸附板之间的垂直间隔距离为10～20cm，吸附时间为10～20天，吸附处理后吸附有重金属镉的吸附板从土壤中取出回收处理，吸附处理后的土壤进行回填。

说明书

一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板，属于污染生态修复技术领域。

背景技术

[0002] 近年来土壤重金属污染问题成为社会关注的焦点。造成土壤重金属污染的主要原因有：大气降尘，污水排放，农药和化肥的实施等等。土壤重金属污染的主要特点有：普遍性和广泛性，隐蔽性和潜伏性，不可逆性和长期性。面对日益加重的土壤重金属污染问题，已经有大量土壤修复技术的相关文献报道，主要包括生物修复、物理修复和化学修复三个方面。已有的相关技术在推广实施过程中，普遍会存在投入成本高，可能产生二次污染和修复周期长等问题。因此，开发和利用新型的土壤重金属离子吸附剂具有深远意义。

[0003] 花生在我国各地的产量丰富且廉价，年产花生总量达14500kt以上，年产花生壳近4000kt，占花生果重的28％左右，大量的花生壳被当作燃料或废渣弃去，直接影响了花生的综合利用价值，造成一种资源浪费。有研究报道，花生壳具有抗水性，含有儿茶酚、焦性没食子酸和间苯三酚等多元酚，由于酚羟基中的氢原子易与重金属离子发生交换，因此，花生壳可应用于重金属离子的吸附固定。而海藻酸钠是一种亲水性强的高分子化合物，具有稳定性、溶解性和安全性等特点，广泛应用于食品、纺织、制药业等领域，特殊的化学结构使得其很容易与一些二价阳离子或多价阳离子形成凝胶。将花生壳与海藻酸钠结合使用不仅可有效提高土壤重金属的固定作用，还能变废为宝，提高农副产品的综合利用价值。因此，研究和开发新型的化学吸附技术应用于重金属污染的土壤修复具有重要现实意义。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对土壤中重金属镉具有吸附能力的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板的制备方法，还相应提供所述吸附板在重金属污染土壤修复的应用。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的方案如下：

[0006] 一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板的制备方法，具体步骤如下：将花生壳清洗、烘干后，粉碎成颗粒状，得花生壳颗粒，按海藻酸钠和花生壳颗粒的质量比为2:3取料，海藻酸钠加入去离子水配成质量分数为10％的海藻酸钠溶液，将花生壳颗粒的一半均匀撒入中空有内腔的筒状模具中，所述筒状模具包括底面和与底面边缘密封连接的侧面筒，底面和侧面筒垂直，底面和侧面筒围成中空内腔，所述模具在模具内腔的底部内表面垂直于模具底平面方向均匀布置有多根相互平行的柱子，然后将海藻酸钠溶液加入模具，再向溶液上均匀撒入剩余的一半花生壳颗粒，最后将模具于-20℃温度下冷冻定型(通常冷却30～60分钟)，脱模，制得海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板。

[0007] 上述的制备方法中，花生壳清洗可用去离子水清洗，烘干可于40～60℃的干燥箱中烘干，花生壳的粉碎可用粉碎机粉碎后过40目标准筛，得花生壳颗粒。

[0008] 所述方法中，所述筒状模具包括底面和与底面边缘密封连接的侧面筒，所述侧面筒与底面垂直，底面和侧面筒围成中空内腔，所述底面可以为各种形状，可以为圆形、方形等，所述侧面筒相应的可以为圆筒状或方筒状，所述模具内部的柱子设置于模具内腔的底部内表面，柱子垂直于模具底平面方向，与模具的垂直轴线相互平行。所述柱子的形状也可以为各种形状，如圆形、方形等。模具内所有原料的高度不高于柱子的最低高度，所述柱子的高度通常不大于模具内腔的高度，优选柱子高度和模具内腔高度相同。模具内腔的高度2
优选小于模具底面的平面尺寸直径。所述柱子的平面密度优选为1～10根/100cm。

[0009] 进一步，优选所述筒状模具为方形筒状模具，包括底面和与底面垂直、与底面边缘密封连接的侧面筒，底面为长方形，长度为30cm，宽度为20cm，底面和侧面筒围成中空方形内腔，内腔高度2cm，内腔底表面上均匀分布着9～15根相互平行、且垂直于底表面的柱子，柱子直径为1～2cm，柱长为2cm。

[0010] 上述的制备方法中，花生壳颗粒以及海藻酸钠制得的匀浆均是均匀地分布在模具平面中，制得的吸附板厚度均匀。所述吸附板的上下两层为花生壳颗粒、中间层为海藻酸钠。

[0011] 本发明还提供一种利用上述制备方法制备所得的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板在吸附固定土壤中重金属镉中的应用，对土壤中重金属镉的最大吸附量可达为5mg/g。

[0012] 具体的，所述应用的方法为，将多个海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板垂直插入镉污染土壤中，海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板顶部到土壤表面的垂直距离(铺设深度)为10～20cm，吸附板之间相互平行，吸附板之间的垂直间隔距离为10～20cm，吸附时间为10～20天，吸附土壤重金属镉离子的量最高可达5mg/g。吸附处理后吸附有重金属镉的吸附板从土壤中取出回收处理，吸附处理后的土壤进行回填。

[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明海藻酸钠-花生壳颗粒土壤重金属镉吸附板，制作工艺简单、快速，制备效率高；制备所用的原材料为海藻酸钠、花生壳，材料简单且丰富，均对生物体无害，具有环境友好的特点；制备所得的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板对土壤中重金属镉具有明显的吸附作用，能有效地降低土壤中重金属镉的含量和减少重金属的毒性。在污染生态控制和修复领域具有良好的研究价值和应用前景。

附图说明

[0014] 图1实施例1制备所得的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板示意图。

具体实施方式

[0015] 以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

[0016] 实施例1一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板的制备方法，包括以下步骤：

[0017] (1)将花生壳用去离子水冲洗干净，然后放在40～60℃的干燥箱中烘干，最后将花生壳用粉碎机粉碎并过40目标准筛得花生壳颗粒并分为均等的两份，一份均匀地撒在布有柱子的方形筒状模具中，所述方形筒状模具包括底面和与底面垂直、与底面边缘密封连接的侧面筒，底面为长方形，长度为30cm，宽度为20cm，底面和侧面筒围成中空方形内腔，内腔高度2cm，内腔底表面上均匀分布着15根相互平行、且垂直于底表面的柱子，柱子直径为2cm，柱长为2cm，另一份存放在干燥且洁净的玻璃瓶中；

[0018] (2)将海藻酸钠颗粒溶于温度为20～40℃的去离子水中，搅拌并得海藻酸钠溶液，其中海藻酸钠的质量分数为10％；

[0019] (3)将海藻酸钠溶液缓慢地加入到撒有花生壳颗粒的模具中，并将另一份花生壳颗粒均匀地撒在海藻酸钠溶液上，所有原料高度不高于柱子高度，然后将模具放入-20℃的冰箱中冷却30分钟，冷冻定型，最后将载有花生壳颗粒的海藻酸钠脱模，制得上下两层为花生壳颗粒、中间层为海藻酸钠的海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板；

[0020] (4)花生壳颗粒以及海藻酸钠制得的匀浆均是均匀地分布在模具中，制得的吸附板厚度均匀。所得海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板示意图见图1。

[0021] 实施例2一种用于土壤重金属镉吸附的吸附板的应用，包括以下步骤：

[0022] (1)将花生壳用去离子水冲洗干净，然后放在40～60℃的干燥箱中烘干，最后将花生壳用粉碎机粉碎并过40目标准筛得花生壳颗粒并分为均等的两份，一份均匀地撒在布有柱子的方形筒状模具中(同实施例1)，另一份存放在干燥且洁净的玻璃瓶中；

[0023] (2)将海藻酸钠颗粒溶于温度为20～40℃的去离子水中，搅拌并得海藻酸钠溶液，其中海藻酸钠的质量分数为10％；

[0024] (3)将海藻酸钠溶液缓慢地加入到撒有花生壳颗粒的模具中，并将另一份花生壳颗粒均匀地撒在海藻酸钠匀浆上，所有原料高度不高于柱子高度，然后将模具放入-20℃的冰箱中冷却30分钟，冷冻定型，最后将载有花生壳颗粒的海藻酸钠脱模，制得海藻酸钠-花生壳颗粒吸附板；

[0025] (4)吸附板垂直插入镉污染土壤中，相互平行，吸附板之间的垂直间隔距离为10～20cm，铺设深度(吸附板顶部到地面的垂直距离)为10cm，吸附时间为10天，测定吸附板中的镉含量(采用原子吸收仪检测)，10天时吸附板对土壤重金属镉离子的吸附量(单位质量吸附板上镉的含量)最高可达5mg/g。吸附处理后吸附有重金属镉的吸附板从土壤中取出回收处理，吸附处理后的土壤进行回填。