CN105316002B - 一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法 - Google Patents

一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105316002B
CN105316002B CN201510838665.4A CN201510838665A CN105316002B CN 105316002 B CN105316002 B CN 105316002B CN 201510838665 A CN201510838665 A CN 201510838665A CN 105316002 B CN105316002 B CN 105316002B
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil
preparation
heavy
less
heavy metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510838665.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105316002A (zh
Inventor
王学江
夏鹏
王浩
景焕平
马荣荣
张志昊
成雪君
王佳忆
马嵩
赵建夫
夏四清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201510838665.4A priority Critical patent/CN105316002B/zh
Publication of CN105316002A publication Critical patent/CN105316002A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105316002B publication Critical patent/CN105316002B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法，具体地说是采用农业生物质废弃物和粘土矿物为原料，通过镁盐改性和高温焙烧后，在氮磷溶液中生成负载有鸟粪石的生物质炭粘土复合剂。在土地利用时，该复合剂除了具有缓释肥功能外，可同时对土壤中的重金属离子进行钝化稳定，最大限度地降低重金属的迁移性和生物可利用性，达到原位修复重金属污染土壤的目的。本发明制备的修复剂具有增强土壤肥效和稳定重金属双重功能，制备方法简单，见效快，成本低，可用于农田及其它工业重金属污染土壤的高效原位修复。

Description

一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法
技术领域
本发明属土壤污染治理技术领域，具体涉及一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法。
背景技术
土壤重金属污染是指由于人类的活动将重金属带入土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景值，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。随着人口快速增长，工业农业生产规模不断扩大，土壤重金属污染的形势越来越严峻，引发的问题越来越突出，已成为全球面临的一个严重的环境问题。重金属污染不仅导致土壤物理、化学和生物学性质发生改变，降低农作物的产量和质量，并且能够通过食物链到达人体，直接危害人体健康。我国的耕地重金属污染非常严重，受重金属污染的耕地有1000万公顷，占18亿亩的耕地的8%以上，每年直接减少粮食产量约100亿公斤。
目前，有很多修复和治理重金属污染土壤的方法，如客土法、化学修复法、土壤淋洗法、植物修复技术以及微生物修复技术等。其中，向土壤中加入化学修复剂属于原位修复技术，其原理主要是通过向污染土壤中加人一种或多种活性物质，用于改变重金属元素在土壤中的化学形态和存在状态，降低重金属在土壤中的可移动性和生物有效性，从而减小这些重金属污染物对环境受体（例如动植物、微生物和人类等）的毒性，达到修复污染土壤的目的。这种方法具有修复速度快、修复周期短、治理效果较好和费用较低的特点，同时化学修复剂来源广泛，对土壤结构和肥力不具有破坏性，所以有广泛的应用前景。
目前常用的化学钝化材料主要有磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐和粘土矿物等，但现有的此类技术，如申请号分别为201110125022、201210458846.0、201110246042.X、201210267704.6、201110125022.7等中国发明专利，多是将上述组分简单混合后使用，存在药剂配比不科学、使用量大、修复周期长、长效性差、价格较高，以及容易对土壤肥力造成破坏等不足。
发明内容
为克服以上存在的技术问题，本发明旨在提供一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）将农业废弃生物质粉末与粘土矿物按照1: 5~20的重量比掺混均匀，取20g上述混合物，加入到100mL浓度为20~50％的MgCl2的溶液中，不断地搅拌并用调节剂调节混合物的pH值至10，得到沉淀物，抽滤压饼，105℃条件下烘干。在隔绝空气条件下，将烘干产物在350-800℃条件下焙烧1~8 h，待冷却至室温后，研磨成不小于100目的物料A。
（2）取20g物料A，投加到100mL氮磷混合溶液中，室温，200r/min搅拌条件下反应4~24h后过滤，将过滤固体在105℃条件下干燥，研磨成不小于200目，即得到多功能修复剂。
本发明中，步骤（１）中所述调节剂采用1mol/L的NaOH。
本发明中，步骤（１）中所述粘土矿物为凹凸棒土、膨润土、硅藻土或坡缕石的任意一种或多种混合物，粒度小于150目。
本发明中，步骤（１）中所述农业废弃生物质资源包括玉米秸秆、小麦秸秆、棉花杆、稻草、稻壳、花生壳和玉米芯中的任一种或多种混合物，粒度小于50目。
本发明中，步骤（２）中所述氮磷混合溶液中，NH4 +的浓度为100~500mg/L，PO4 3-200~1000mg/L。
本发明中，所得多功能修复剂在处理受重金属污染的土壤时，与受污染土壤均匀混合，添加比例为土壤重量的1~10%，保持土壤含水率不低于20%，处理时间不低于3天，即可实现土壤中重金属离子的快速长效稳定。
原理：采用农业生物质废弃物和粘土矿物为原料，通过镁盐改性和高温焙烧后，其在氮磷溶液中可生成负载有鸟粪石的生物质炭粘土复合剂，在土地利用时，该复合剂除了具有缓释肥功能外，可同时对土壤中的重金属离子进行钝化稳定，最大限度地降低重金属的迁移性和生物可利用性，达到原位修复重金属污染土壤的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明采用镁盐改性复合材料方法，实现在氮磷溶液中有效生成鸟粪石，在土地利用时，鸟粪石的缓释肥功能有效提高土壤肥力的同时，其释放出的磷酸根可对土壤中的重金属离子进行钝化稳定。
2.本发明以废弃生物质资源为原料生成生物质炭，并结合粘土矿物，可增加土壤的阴、阳离子交换量，增强土壤的pH缓冲能力，避免因土壤pH变化引起重金属离子的浸出，实现对土壤中重金属的长效稳定。
3.本发明制备的复合药剂功能多样，发挥作用快，适用范围广，制备方法简单，成本低，可用于农田及其它工业重金属污染土壤的高效原位修复。
具体实施方式
以下实施例将对本发明作进一步说明。
实施例1
（1）将粒径为50目的稻壳粉末与粒径为150目的凹凸棒土按照1: 10的重量比掺混均匀，取20g上述混合物，加入到100mL浓度为30％的MgCl2的溶液中，不断地搅拌并用1mol/L的NaOH调节混合物的pH值至10，得到沉淀物，抽滤压饼，105℃条件下烘干。在隔绝空气条件下，将烘干产物在450℃条件下焙烧2 h，待冷却至室温后，研磨成不小于100目的物料A。
（2）取20g物料A，投加到100mL氮磷混合溶液中（NH4 +的浓度为100 mg/L，PO4 3-250mg/L），室温，200r/min搅拌条件下反应4h后过滤，将过滤固体在105℃条件下干燥，研磨成不小于200目，即得到多功能修复剂。
选取Cd2+污染的土壤作为本次实施的样品，Cd2+的浓度为63.5mg/kg。按照药剂与样品质量的3%投加混合均匀，通过加水方式，保持土壤含水率25%，养护时间为3d后，进行采样监测。经检测（USEPA6010C-2007），稳定化处理前重金属Cd2+的浸出液浓度为2.31mg/L，稳定化处理后的浸出值小于0.01mg/L，能达到预期的修复效果和要求。
实施例2
（1）将粒径为50目的小麦秸秆粉末与粒径为200目的膨润土按照1: 9的重量比掺混均匀，取20g上述混合物，加入到100mL浓度为40％的MgCl2的溶液中，不断地搅拌并用1mol/L的NaOH调节混合物的pH值至10，得到沉淀物，抽滤压饼，105℃条件下烘干。在隔绝空气条件下，将烘干产物在500℃条件下焙烧1.5 h，待冷却至室温后，研磨成不小于100目的物料A。
（2）取20g物料A，投加到100mL氮磷混合溶液中（NH4 +的浓度为120 mg/L，PO4 3-300mg/L），室温，200r/min搅拌条件下反应6h后过滤，将过滤固体在105℃条件下干燥，研磨成不小于200目，即得到多功能修复剂。
选取Pb2+污染的土壤作为本次实施的样品，Pb2+的浓度为612.7mg/kg。按照药剂与样品质量的4%投加混合均匀，通过加水方式，保持土壤含水率30%，养护时间为4d后，进行采样监测。经检测（USEPA6010C-2007），稳定化处理前重金属Pb2+的浸出液浓度为33.53 mg/L，稳定化处理后的浸出值小于1.09 mg/L，能达到预期的修复效果和要求。
实施例3
（1）将粒径为50目的玉米芯粉末与粒径为200目的硅藻土按照1: 8的重量比掺混均匀，取20g上述混合物，加入到100mL浓度为35％的MgCl2的溶液中，不断地搅拌并用1mol/L的NaOH调节混合物的pH值至10，得到沉淀物，抽滤压饼，105℃条件下烘干。在隔绝空气条件下，将烘干产物在550℃条件下焙烧3 h，待冷却至室温后，研磨成不小于100目的物料A。
（2）取20g物料A，投加到100mL氮磷混合溶液中（NH4 +的浓度为150 mg/L，PO4 3-320mg/L），室温，200r/min搅拌条件下反应4h后过滤，将过滤固体在105℃条件下干燥，研磨成不小于200目，即得到多功能修复剂。
选取Cr3+污染的土壤作为本次实施的样品，Cr3+的浓度分别为784.5 mg/kg。按照药剂与样品质量的5%投加混合均匀，通过加水方式，保持土壤含水率25%，养护时间为5d后，进行采样监测。经检测（USEPA6010C-2007），稳定化处理前，土壤中重金属Cr3+的浸出浓度为74.8 mg/L，稳定化处理浸出值后分别减小为5.7mg/L，能达到预期的修复效果和要求。

Claims (6)

1.一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）将农业废弃生物质粉末与粘土矿物按照1: （5~20）的重量比掺混均匀，得到混合物，取20g所述混合物，加入到100mL浓度为20~50％的MgCl2的溶液中，不断地搅拌并用调节剂混合物的pH值至10，得到沉淀物，抽滤压饼，105℃条件下烘干；在隔绝空气条件下，将烘干产物在350-800℃条件下焙烧1~8 h，待冷却至室温后，研磨成不小于100目的物料A；
（2）取20g物料A，投加到100mL氮磷混合溶液中，室温，200r/min搅拌条件下反应4~24h后过滤，将过滤固体在105℃条件下干燥，研磨成不小于200目的物料，即得到多功能修复剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述调节剂采用1mol/L的NaOH。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述粘土矿物为凹凸棒土、膨润土、硅藻土或坡缕石的任意一种或多种混合物，粒度小于150目。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述农业废弃生物质粉末包括玉米秸秆、小麦秸秆、棉花杆、稻草、稻壳、花生壳或玉米芯中的任一种或多种混合物，粒度小于50目。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（２）中所述氮磷混合溶液中，NH4 +的浓度为100~500mg/L，PO4 3-的浓度为200~1000mg/L。
6.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于所得多功能修复剂在处理受重金属污染的土壤时，与受污染土壤均匀混合，添加比例为土壤重量的1~10%，保持土壤含水率不低于20%，处理时间不低于3天，即可实现土壤中重金属离子的快速长效稳定。
CN201510838665.4A 2015-11-27 2015-11-27 一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法 Expired - Fee Related CN105316002B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510838665.4A CN105316002B (zh) 2015-11-27 2015-11-27 一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510838665.4A CN105316002B (zh) 2015-11-27 2015-11-27 一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105316002A CN105316002A (zh) 2016-02-10
CN105316002B true CN105316002B (zh) 2018-05-08

Family

ID=55244339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510838665.4A Expired - Fee Related CN105316002B (zh) 2015-11-27 2015-11-27 一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105316002B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105602574B (zh) * 2016-03-15 2018-12-18 北京建筑材料科学研究总院有限公司 一种重金属污染土固化稳定剂的制备方法及应用
CN106967433A (zh) * 2017-05-08 2017-07-21 芜湖青弋江种业有限公司 一种水稻秸秆生物质炭为原料的土壤修复剂及其生产方法
CN107723242B (zh) * 2017-08-28 2021-05-25 北京联合大学 一种综合利用厨余垃圾发酵液培养微藻的方法
CN107502367A (zh) * 2017-09-05 2017-12-22 霍邱金木鱼农业科技有限公司 一种重金属吸附型土壤改良剂及其制备方法
CN107699240B (zh) * 2017-09-06 2020-09-08 湖北富邦科技股份有限公司 一种酸性土壤调理剂及制备方法和使用方法
CN107500983A (zh) * 2017-09-11 2017-12-22 上海鸣与信息科技发展有限公司 一种土壤修复剂及其制备方法
CN107987835B (zh) * 2017-12-12 2020-11-27 云南农业大学 一种重金属污染土壤复合钝化剂及其制备方法和应用
CN108097714B (zh) * 2017-12-29 2019-01-22 漯河市傅牌农业科技有限公司 一种用于土壤修复的重金属固化稳定剂及制备方法
CN108314179B (zh) * 2018-01-18 2020-10-27 同济大学 强化活性污泥去除污水氮磷和难降解有毒有机物的方法
CN109678626B (zh) * 2019-01-28 2022-03-18 湖南恒凯环保科技投资有限公司 用于汞污染农田修复的土壤调理剂及其制备方法与应用
CN110129059A (zh) * 2019-05-09 2019-08-16 南昌航空大学 一种土壤修复钝化剂的制备方法和系统
CN110934047B (zh) * 2019-11-08 2021-09-14 安徽农业大学 一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法
CN112592722A (zh) * 2020-12-11 2021-04-02 贵州大学 一种改性生物炭土壤修复剂及其制备方法和应用
CN113072966B (zh) * 2021-03-26 2022-02-22 深圳金普迈生物科技有限公司 一种稳定性固化重金属的生物炭
CN113201352B (zh) * 2021-05-14 2022-09-20 福建龙净环保股份有限公司 一种土壤重金属钝化剂及其应用
CN113322078B (zh) * 2021-06-03 2022-03-22 江西源春环保科技有限公司 一种综合处理土壤中重金属的颗粒及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101376531A (zh) * 2007-08-27 2009-03-04 江苏金环环保设备有限公司 Map(鸟粪石)结晶沉淀填料及制备方法
CN101695999A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 宁波工程学院 一种回收污水污泥中磷、氮营养物质的方法
CN101927992A (zh) * 2010-09-07 2010-12-29 同济大学 一种回收磷化合物的方法
CN102633416A (zh) * 2012-04-12 2012-08-15 北京工业大学 一种回收剩余污泥中碳源和氮磷元素的方法
CN103710029A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 中节能六合天融环保科技有限公司 一种修复重金属污染土壤的靶向稳定剂及其制备方法
CN104310629A (zh) * 2014-09-24 2015-01-28 同济大学 一种畜禽沼液农田安全利用的方法
CN104973919A (zh) * 2014-04-11 2015-10-14 清华大学 回收尿液中氮磷制备缓释肥的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101376531A (zh) * 2007-08-27 2009-03-04 江苏金环环保设备有限公司 Map(鸟粪石)结晶沉淀填料及制备方法
CN101695999A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 宁波工程学院 一种回收污水污泥中磷、氮营养物质的方法
CN101927992A (zh) * 2010-09-07 2010-12-29 同济大学 一种回收磷化合物的方法
CN102633416A (zh) * 2012-04-12 2012-08-15 北京工业大学 一种回收剩余污泥中碳源和氮磷元素的方法
CN103710029A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 中节能六合天融环保科技有限公司 一种修复重金属污染土壤的靶向稳定剂及其制备方法
CN104973919A (zh) * 2014-04-11 2015-10-14 清华大学 回收尿液中氮磷制备缓释肥的方法
CN104310629A (zh) * 2014-09-24 2015-01-28 同济大学 一种畜禽沼液农田安全利用的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Nutrient recovery from human urine by struvite crystallization with ammonia adsorption on zeolite and wollastonite;Bo-Bertil Lind;《Bioresource Technology》;20000113(第73期);第169-174页 *
Recovery of N and P from human urine by freezing,struvite precipitation and adsorption to zeolite and active carbon;Zso´fia Ganrot;《Bioresource Technology》;20070223(第98期);第3112-3121 *
Simultaneous removal of nutrients from simulated swine wastewater by adsorption of modified zeolite combined with struvite crystallization;Haiming Huang;《Chemical Engineering Journal》;20140714(第256期);第431-438页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105316002A (zh) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105316002B (zh) 一种用于重金属污染土壤治理的多功能修复剂的制备方法
CN105419805B (zh) 一种用于重金属污染土壤治理的复合功能修复剂的制备方法
WO2017147979A1 (zh) 一种铁硅硫多元素复合生物炭土壤重金属调理剂的制备方法
CN103739396B (zh) 一种纳米碳水稻专用肥
CN106433654A (zh) 一种颗粒化重金属污染土壤钝化调理剂及其应用
CN104130066B (zh) 一种淀粉微球缓释肥料及其制备方法和应用
CN110724013A (zh) 一种用于修复中轻度镉污染土壤的调理剂及其制备方法、使用方法
CN101041600A (zh) 腐植酸复合肥料及其制备方法
CN107794050A (zh) 一种生物炭基镉污染土壤调理剂的制备方法和应用
CN105567249A (zh) 农田土壤镉污染化学修复剂
CN105330408A (zh) 一种有机污染土壤修复肥料
CN103396268A (zh) 一种炭基长效氮肥生化抑制剂及其制备方法
CN110724012A (zh) 一种用于修复南方碱性镉污染土壤的调理剂及其制备、使用方法
CN101935249A (zh) 一种颗粒型复合微生物菌剂及其制备方法和应用
CN105367331A (zh) 一种钝化重金属迁移性的土壤修复肥料
CN106398703A (zh) 一种原位修复镉轻、中度污染水稻田的工艺
CN108218627A (zh) 一种高效土壤改良剂的化学配方
CN105327935A (zh) 一种植物修复土壤辅助肥料
CN101289348A (zh) 长效有机复混肥及生产方法
WO2020155510A1 (zh) 用于汞污染农田修复的土壤调理剂及其制备方法与应用
CN103755497A (zh) 一种添加土壤活化剂的复合肥及其制备方法
CN105367329A (zh) 一种蔗渣复合土壤修复肥料
CN106116980A (zh) 一种生物炭肥
WO2016107560A1 (zh) 一种生态功能型磷肥及制备方法
CN108913149A (zh) 一种土壤改良剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180508

Termination date: 20211127