CN105969388A - 一种光催化土壤重金属修复剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化土壤重金属修复剂，由下列重量份的原料制成：二氧化钛4‑5、鸡蛋壳12‑13、硝酸铵钙5‑6、粉煤灰6‑8、水葫芦粉10‑14、焦磷酸钾2‑4、去籽向日葵盘85‑95、猪粪40‑45、高岭土23‑26、碳酸钙12‑14、湿地松针叶32‑35、水适量；本发明的土壤修复剂使用有机生物质炭和有机发酵料等作为吸附载体，可将大量重金属离子和农药残留等有机污染物吸附在颗粒表面，通过土壤中透射光催化修复颗粒表面的二氧化钛，可将有机物氧化降解，从而达到较为彻底的清除土壤有害物的效果，在土壤修复领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种光催化土壤重金属修复剂。
背景技术
我国重金属污染的来源主要包括工业“三废”排放、生活垃圾渗出、家庭燃煤、以及汽车尾气排放等。电镀、塑料、化工、矿产冶炼加工等行业是重金属的主要工业来源，燃煤释放也是土壤重金属污染的重要原因之一，机动车尾气也可显著引起公路两侧土壤的重金属污染。城市生活垃圾中部分重金属元素含量超标，长期堆放也会使重金属泄露至土壤中，造成区域土壤局部重金属含量增加。此外化肥、农药、粪肥等长期不合理使用也会导致土壤重金属污染。
重金属的胁迫会引起植物体内大量营养元素的缺乏和活性的降低，重金属浓度较高时有抑制植物对钙、镁等矿物质元素的吸收和转运能力。重金属元素易与酶的活性部分中的巯基结合，发生金属元素替代硫蛋白中的必需元素的作用，例如Mg2+、Ca2+等生物必要元素，因缺乏而导致抗氧化酶的活性降低甚至失效，对植物体系内的抗氧化系统造成严重破坏。
目前对重金属污染土壤的修复技术主要采用化学手段，然而在修复过程中使用的大量化学药剂极易造成土壤的再污染。生物炭具有良好的吸附性能，化学性质稳定，能够降低土壤中重金属的生物有效性，同时能够提高作物产量，并且原料广泛、成本低，使其在治理重金属污染的土壤中具有明显优势和应用价值。
为此，本发明人提供了一种以生物炭为固载基质的重金属土壤修复剂，为土壤污染的修复提供一种有效途径。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种光催化土壤重金属修复剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种光催化土壤重金属修复剂，由下列重量份的原料制成：二氧化钛4-5、鸡蛋壳12-13、硝酸铵钙5-6、粉煤灰6-8、水葫芦粉10-14、焦磷酸钾2-4、去籽向日葵盘85-95、猪粪40-45、高岭土23-26、碳酸钙12-14、湿地松针叶32-35、水适量。
所述土壤重金属修复剂的制备的具体步骤如下：
(1)将去籽向日葵盘和猪粪在太阳地下晒干，粉碎后混合置于烘箱中在50-60℃下烘干8-10小时，将所得碎渣置于密闭炉中，以20℃/min的速度升温至500-550℃，并保温90-100分钟，之后降温至58-62℃时取出，得生物炭；
(2)将高岭土与碳酸钙混合后置于煅烧炉中，在600-700℃下煅烧40-60分钟，冷却至室温后取出，得煅烧粉末备用；
(3)将步骤1所得生物炭和步骤2所得煅烧粉末混合，平铺于峰值253.7nm的低压汞气灯正下方55-65mm处，照射12-13小时后取出，得改性生物炭备用；
(4)将粉煤灰、水葫芦粉、鸡蛋壳混合投入发酵池中，发酵3-4周，期间不断加水保持发酵堆含水量在50-60％，发酵完成后对发酵物料压榨过滤，得发酵固体残渣和发酵液；
(5)将湿地松针叶与水按重量比1：2混合后打浆，并用纱布过滤得浆液，将浆液与发酵液混合并加入硝酸铵钙、焦磷酸钾，搅拌均匀并加热至50-60℃后保温，直至液体蒸干，得粉末备用；
(6)将生物炭、发酵固体残渣、步骤5所得粉末、二氧化钛以及剩余物料混合置于造粒机中，制成球形颗粒，即得本发明重金属修复剂。
本发明的使用方法为将污染土壤翻耕后将修复剂埋于土壤表层10-20cm处，每亩土壤使用100-120kg修复剂即可。
本发明的优点是：
高岭土配合碳酸钙的改性煅烧提高了土壤的缓冲性能，增加了土壤对重金属的耐受能力，改善了土壤中重金属的活动性及植物有效性。
生物炭和煅烧高岭土混合辐射，既消除了附着在上面的各类杂菌，避免二次污染，同时可以在生物炭表面形成有利表面接着的如-OH，-COO，-CO，-COOH等亲水性原子团，提高了生物炭的单位面积吸附量，在对污染物的吸持上表现出更高的表面吸附效率。
湿地松中高酸度的叶汁能活化土壤重金属，螯合部分重金属供植物利用，再通过生物炭吸附剩余重金属，达到土壤重金属的修复目的。
本发明的土壤修复剂使用有机生物质炭和有机发酵料等作为吸附载体，可将大量重金属离子和农药残留等有机污染物吸附在颗粒表面，通过土壤中透射光催化修复颗粒表面的二氧化钛，可将有机物氧化降解，从而达到较为彻底的清除土壤有害物的效果，在土壤修复领域具有良好的应用前景。
具体实施方式
一种光催化土壤重金属修复剂，由下列重量份(kg)的原料制成：二氧化钛4、鸡蛋壳12、硝酸铵钙5、粉煤灰6、水葫芦粉10、焦磷酸钾2、去籽向日葵盘85、猪粪40、高岭土23、碳酸钙12、湿地松针叶32、水适量。
所述土壤重金属修复剂的制备的具体步骤如下：
(1)将去籽向日葵盘和猪粪在太阳地下晒干，粉碎后混合置于烘箱中在50℃下烘干8小时，将所得碎渣置于密闭炉中，以20℃/min的速度升温至500℃，并保温90分钟，之后降温至58℃时取出，得生物炭；
(2)将高岭土与碳酸钙混合后置于煅烧炉中，在600℃下煅烧40分钟，冷却至室温后取出，得煅烧粉末备用；
(3)将步骤1所得生物炭和步骤2所得煅烧粉末混合，平铺于峰值253.7nm的低压汞气灯正下方55mm处，照射12小时后取出，得改性生物炭备用；
(4)将粉煤灰、水葫芦粉、鸡蛋壳混合投入发酵池中，发酵3周，期间不断加水保持发酵堆含水量在50％，发酵完成后对发酵物料压榨过滤，得发酵固体残渣和发酵液；
(5)将湿地松针叶与水按重量比1：2混合后打浆，并用纱布过滤得浆液，将浆液与发酵液混合并加入硝酸铵钙、焦磷酸钾，搅拌均匀并加热至50℃后保温，直至液体蒸干，得粉末备用；
(6)将生物炭、发酵固体残渣、步骤5所得粉末、二氧化钛以及剩余物料混合置于造粒机中，制成球形颗粒，即得本发明重金属修复剂。
为了进一步说明本发明的应用价值，发明人选取一块重金属污染土壤并使用本发明修复剂进行修复效果的验证，在向土壤中施入修复剂60天、180天后分别取土样进行重金属含量测定和土壤理化性质的检测，数据如下：
由以上数据可以看出，使用了本发明土壤修复剂后，土壤中多种重金属含量明显降低，同时土壤中有机碳水平和土壤阳离子交换量都得到提高，说明本发明土壤重金属修复剂对土壤具有显著的改良效果。
Claims (2)
1.一种光催化土壤重金属修复剂，其特征在于，由下列重量份的原料制成：二氧化钛4-5、鸡蛋壳12-13、硝酸铵钙5-6、粉煤灰6-8、水葫芦粉10-14、焦磷酸钾2-4、去籽向日葵盘85-95、猪粪40-45、高岭土23-26、碳酸钙12-14、湿地松针叶32-35、水适量。
2.根据权利要求书1所述的光催化土壤重金属修复剂，其特征在于，制备方法的具体步骤如下：
（1）将去籽向日葵盘和猪粪在太阳地下晒干，粉碎后混合置于烘箱中在50-60℃下烘干8-10小时，将所得碎渣置于密闭炉中，以20℃/min的速度升温至500-550℃，并保温90-100分钟，之后降温至58-62℃时取出，得生物炭；
（2）将高岭土与碳酸钙混合后置于煅烧炉中，在600-700℃下煅烧40-60分钟，冷却至室温后取出，得煅烧粉末备用；
（3）将步骤1所得生物炭和步骤2所得煅烧粉末混合，平铺于峰值253.7nm的低压汞气灯正下方55-65mm处，照射12-13小时后取出，得改性生物炭备用；
（4）将粉煤灰、水葫芦粉、鸡蛋壳混合投入发酵池中，发酵3-4周，期间不断加水保持发酵堆含水量在50-60%，发酵完成后对发酵物料压榨过滤，得发酵固体残渣和发酵液；
（5）将湿地松针叶与水按重量比1：2混合后打浆，并用纱布过滤得浆液，将浆液与发酵液混合并加入硝酸铵钙、焦磷酸钾，搅拌均匀并加热至50-60℃后保温，直至液体蒸干，得粉末备用；
（6）将生物炭、发酵固体残渣、步骤5所得粉末、二氧化钛以及剩余物料混合置于造粒机中，制成球形颗粒，即得本发明重金属修复剂。
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