CN104745198B - 土壤重金属固化解毒剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤重金属固化解毒剂的制备方法；包括：将甲壳素粉碎至50～200目，加入酸性溶解剂溶解后，加入中和液调节pH值至4.0～6.5；加入酰化剂在30～85℃，搅拌条件下进行酰化反应3～6小时；加入交联剂在30～50℃，搅拌进行交联反应1～3小时；反应结束后干燥、粉碎，即得所述土壤重金属固化解毒剂。本发明的方法制得的土壤重金属固化解毒剂能够降低土壤中的隔、铅、砷等重金属含量，减少重金属对植物的伤害及植物根系对重金属的吸收。

Description

土壤重金属固化解毒剂的制备方法
技术领域
本发明涉及环境与资源技术领域，具体涉及一种土壤重金属固化解毒剂的制备方法。
背景技术
由于我国工业化的飞速发展，空气及水源在不同程度上受到了重金属包括镉、铅、砷及汞的污染，进而造成土壤的不同程度的污染，而且有些地区的土壤污染较为严重，由于在污染地区植物种植的吸收传到，已经造成了食品安全问题，严重的威胁了人类的健康。所以，寻求有效控制土壤的重金属污染的方式方法是十分迫切的课题。
甲壳素是自然界中唯一的含有氨基的多糖物质，对金属有较强的络合稳定功能，其可溶性甲壳素作为肥料及寡糖作为生物源农药在农业领域额已经具有广阔的应用市场，其对重金属的吸附络合作用而表现的重金属解毒功能非常明显，是选择作为重金属固化解毒剂的优良原材料。
现有应用的重金属固化解毒剂多以矿物质作为吸附螯合材料，过多的矿物物质进入土壤，不利于解决日益形成的土壤板结问题，不利于土壤生态环境的改善。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种土壤重金属固化解毒剂的制备方法。本发明是利用在自然界中不溶于水的甲壳素作为原料，采用部分溶解工艺，释放部分甲壳素线性分子，在通过酰化反应及交联反应，进一步强化甲壳素对重金属的络合固化功能，并且通过交联反应，造成固化载体在土壤中不易被土壤微生物分解而重新释放出重金属，是属于高强度及高稳定性的土壤重金属固化解毒剂。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
本发明涉及一种土壤重金属固化解毒剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A、将甲壳素粉碎至50～200目，加入酸性溶解剂溶解后，加入中和液调节pH值至4.0～6.5；
B、加入酰化剂在30～85℃，搅拌条件下进行酰化反应3～6小时；
C、加入交联剂在30～50℃，搅拌进行交联反应1～3小时；反应结束后干燥、粉碎，即得所述土壤重金属固化解毒剂。
作为优选方案，所述酸性溶解剂与甲壳素的重量比为100:5～20；所述溶解的温度为65～95℃，时间为1～2小时。
作为优选方案，所述酸性溶解剂为磷酸、硫酸、盐酸中的一种或几种的混合物。
作为优选方案，所述中和液为20～40％(w/v)NaOH或KOH)溶液；所述pH值为5.0。
作为优选方案，所述酰化剂与甲壳素的重量比为0.01～0.05:100；所述酰化剂为乙二胺四乙酸二酐。
作为优选方案，所述交联剂与甲壳素的重量比为0.1～0.5:100；所述交联剂为戊二醛。
作为优选方案，步骤C中，粉碎至80～150目。
作为优选方案，所述甲壳素为医用或农用甲壳素。
本发明还涉及一种本发明的土壤重金属固化解毒剂的制备方法制得的固化解毒剂。
与现有技术相比，本发明的土壤重金属固化解毒剂具有如下有益效果：
(1)应用部分溶解剂对甲壳素进行部分溶解，破环甲壳素部分氢键，释放出甲壳素线性分子，增加了甲壳素的吸附螯合的表面积，便于捕捉土壤中的重金属离子。
(2)通过选用乙二胺四乙酸二酐进行酰化反应，在甲壳素线性分子中的暴露的氨基进行酰化反应，将金属强螯合剂EDTA结合与甲壳素线性分子上，形成强化的重金属固化剂。
(3)通过选用戊二醛进行交联反应，以改变甲壳素线性分子的空间结构，防治土壤微生物对甲壳素固化载体的分解及破环，加强了重金属固化解毒剂在土壤中的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及利用医用甲壳素(浙江金壳生化有限公司生产)作为原料生产土壤重金属固化解毒剂，将甲壳素用球磨机粉碎至200目，按部分溶解剂与粉碎的甲壳素重量比为100比20，总重量为14公斤，加入10升反应釜中，95℃溶解1小时，用中和液调节pH值至5.0,按甲壳素与酰化制剂100：0.01比例加入，在30℃，搅拌条件下进行酰化反应6小时，之后，按甲壳素与交联剂100：0.1比例加入戊二醛，在50℃，搅拌进行交联反应3小时，结束反应，干燥后，粉碎至150目，包装。
实施例2
本实施例涉及利用农用甲壳素(大连贯发药业有限公司生产)作为原料生产土壤重金属固化解毒剂，农用甲壳素与医用甲壳素的区别在于农用甲壳素含有10-15的其他有机质，成本比医用甲壳素低，用球磨机将原料粉碎至50目，按部分溶解剂与粉碎的甲壳素重量比为100比10，总重量为12公斤，加入10升反应釜中，65℃溶解2小时，用中和液调节pH值至5.0,按甲壳素与酰化制剂100：0.05比例加入，在85℃，搅拌条件下进行酰化反应3小时，之后，按甲壳素与交联剂100：0.5比例加入戊二醛，在30℃，搅拌进行交联反应3小时，结束反应，干燥后，粉碎至80目，包装。
实施例3
本实施例涉及50升反应釜生产土壤重金属固化解毒剂，用球磨机将原料粉碎至100目，按部分溶解剂与粉碎的甲壳素重量比为100比15，总重量为23公斤，加入50升反应釜中，75℃溶解1小时，用中和液调节pH值至5.0,按甲壳素与酰化制剂100：0.03比例加入，在60℃，搅拌条件下进行酰化反应3小时，之后，按甲壳素与交联剂100：0.4比例加入戊二醛，在45℃，搅拌进行交联反应2小时，结束反应，干燥后，粉碎至120目，包装。
实施例4
本实施例涉及100升反应釜生产土壤重金属固化解毒剂，用球磨机将原料粉碎至200目，按部分溶解剂与粉碎的甲壳素重量比为100比20，总重量为28公斤，加入100升反应釜中，85℃溶解2小时，用中和液调节pH值至6.5.按甲壳素与酰化制剂100：0.05比例加入，在75℃，搅拌条件下进行酰化反应4小时之后，按甲壳素与交联剂100：0.5比例加入戊二醛，在50℃，搅拌进行交联反应3小时，结束反应，干燥后，粉碎至150目，包装。
实施例5
应用实施例1：对重金属镉的螯合固化作用，取镉污染的土壤500克各3份，粉碎至80目，分别混入实施例1所述制备的产品0.5克、1克及1.5克，加入300克水，充分混匀，放置6天。烘干后，粉碎至100目，按环境保护行业标准HJ/T299-2007提供的 方法检测。
固化剂对重金属镉的固化作用
说明本发明产品对土壤中的重金属镉具有强烈的螯合固化作用。
实施例6
应用实施例2：本发明固化剂与甲壳素及壳聚糖对重金属镉的固化性能比较差异
分别取实施例1制备的固化剂，甲壳素及壳聚糖各50克，粉碎至80目备用，取镉污染的土壤500克各3份，粉碎至80目，分别混入实施例1所述制备的产品、甲壳素及壳聚糖0.5克，加入300克水，充分混匀，放置6天。烘干后，粉碎至100目，按环境保护行业标准HJ/T299-2007提供的方法检测。
固化剂、与甲壳素及壳聚糖对重金属镉的固化作用
说明本发明的固化剂具有比两种原料更好的固化性能。
实施例7
应用实施例3：对重金属铜的螯合固化作用，取铜污染的土壤500克各3份，粉碎至80目，分别混入实施例2所述制备的产品0.5克、1克及1.5克，加入300克水，充分混匀，放置6天。烘干后，粉碎至100目，按环境保护行业标准HJ/T299-2007提供的方法检测。
固化剂对重金属镉的固化作用
说明本发明产品对土壤中的重金属铜具有强烈的螯合固化作用。
综上所述，本发明选用来自于海洋的甲壳质资源，甲壳素是含多氨基的多糖物质，对金属离子具有天然的捕捉络合功能，同时作为有机质资源，不但可高效固定土壤中的 重金属，同时可以改善土壤结构，改良土壤生态环境，有利于农作物的生长，与矿物吸附材料相比，具有较大的优势。本发明进一步通过有机合成处理，不但增加了有机质特定的重金属螯合基团，进一步加强了固化性能，同时通过交联反应，有效防止土壤中微生物对固化解毒剂的破坏，防止植物对土壤中重金属的吸收。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种土壤重金属固化解毒剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
A、将甲壳素粉碎至50～200目，加入酸性溶解剂溶解后，加入中和液调节pH值至4.0～6.5；
B、加入酰化剂在30～85℃，搅拌条件下进行酰化反应3～6小时；
C、加入交联剂在30～50℃，搅拌进行交联反应1～3小时；反应结束后干燥、粉碎，即得所述土壤重金属固化解毒剂；
所述酸性溶解剂与甲壳素的重量比为100:5～20；所述溶解的温度为65～95℃，时间为1～2小时；
所述酸性溶解剂为磷酸、硫酸中的一种或两种；
所述酰化剂与甲壳素的重量比为0.01～0.05:100；所述酰化剂为乙二胺四乙酸二酐。
2.根据权利要求1所述的土壤重金属固化解毒剂的制备方法，其特征在于，所述中和液为20～40w/v％的NaOH溶液或KOH溶液；所述pH值为5.0。
3.根据权利要求1所述的土壤重金属固化解毒剂的制备方法，其特征在于，所述交联剂与甲壳素的重量比为0.1～0.5:100；所述交联剂为戊二醛。
4.根据权利要求1所述的土壤重金属固化解毒剂的制备方法，其特征在于，步骤C中，粉碎至80～150目。
5.根据权利要求1所述的土壤重金属固化解毒剂的制备方法，其特征在于，所述甲壳素为医用甲壳素或农用甲壳素。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述的土壤重金属固化解毒剂的制备方法制得的固化解毒剂。
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