CN106350078A - 一种土壤复合修复剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种修复周期短，效果好，环境友好型的土壤修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末120‑135份，焦磷酸钠 17‑24份，脯氨酸7‑16份，有机酸6‑11份，酶解产物A 28‑41份，酶解产物B 12‑23份，维生素E 5‑9份。

Description

一种土壤复合修复剂
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤复合修复剂。
背景技术
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。目前，对重金属污染土壤的处理方式主要有工程措施、化学改良、农艺措施和生物修复 4 大类，但是很多处理方式都需要利用有机修复剂来提高修复效果。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性，污染物在土壤中的滞留时间长，植物或微生物不能降解，重金属污染不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且可能通过直接接触、食物链危及人类的生命和健康。
有机修复剂主要是指含碳、氢的一类化合物，在土壤重金属污染的修复中起络合、截流、固定重金属污染物的作用，而部分有机修复剂对生物还有一定的解毒作用。随着科技的进步和新技术的不断涌现，应用于土壤污染修复的新型制剂不断增多，在土壤环境保护中发挥了重要作用。但是，只通过单纯的有机修复剂对土壤修复存在不少弊端，例如降低作物的生物量、具有生物毒性、导致土壤元素流失等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种修复周期短，效果好，环境友好型的土壤修复剂。
本发明的技术方案为：一种土壤复合修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末120-135份，焦磷酸钠 17-24份，脯氨酸7-16份，有机酸6-11份，酶解产物A 28-41份，酶解产物B 12-23份，维生素E 5-9份。
特别的，所述有机酸为草酸、苹果酸、柠檬酸中的任一种或多种的组合。
在本发明中，焦磷酸钠和有机酸对于土壤中的重金属具有一定的活化作用，更有利于修复剂中的其他组分与重金属元素的形成稳定复合物。脯氨酸的组合能够对重金属离子起到很好的螯合作用，形成稳定的化合物，吸附于竹纤维的纤维中。
进一步的，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1. 锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
进一步的，所述酶解产物A为烟草酶解产物，其制备方法为：S1.将烟草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2. 烟草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按烟草粉末：硫酸=1:30的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为120U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间18h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。
进一步的，所述酶解产物B为稗草酶解产物，其制备方法为：S1.将稗草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2.稗草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按稗草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为100U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间34h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。
经大量研究发现，烟草和稗草作为一种超富集植物，能够对于重金属元素有吸附作用。分别对烟草和稗草酶解获得其活性成分，将更有效的对重金属离子进行螯合/络合作用并吸收，可进一步提高重金属吸收的效率。另外，在本发明中，维生素E可作为酶解产物A和酶解产物B中的小分子物质与重金属螯合的催化助剂。
在本发明中，所述竹纤维粉末是由许多纤维束紧密结合而成，竹原纤维纵有横节，粗细分布很不均匀，纤维表面有无数微细凹槽。横向为不规则的椭圆形、腰圆形等，内有中腔，横截面上布满了大大小小的空隙，且边缘有裂纹，与苎麻纤维的截面很相似。通过此特殊的纤维结构，能够将经过修复剂螯合的金属复合物有效吸附、固定在竹纤维纤维上，使土壤中的重金属浓度急剧降低，并保护土壤中的微生物 ；纳米碳粉末同样也以其独特的晶体结构，发挥与竹纤维粉末相似的作用。同时，烟草和稗草的酶解产物通过交联复配作用，其中的大分子物质可与土壤中微生物的发酵产物结合于金属复合物表面形成分子聚合物，此分子聚合物能够对竹纤维纤维中的金属复合物有进一步的包裹固定污染物。
本发明的有益效果在于：(1) 不同于传统有机修复剂，使土壤中的金属元素流失或将绝大部分微生物杀死，本发明制备的土壤修复剂，将土壤中的金属元素络合、固定在竹纤维上，使土壤中的重金属浓度急剧降低，并保护土壤中的微生物；(2) 修复剂中含有有机酸、烟草酶解产物和稗草酶解产物，极大提高了秸秆对土壤中重金属离子的吸附、络合能力，同时酶解产物中的小分子活性物质能够和土壤中的微生物发生交互作用，改善土壤的肥力。(3) 不同于传统植物修复，无需闲置土地 ；(4) 原材料来源广，生产成本低，可实现低值资源的合理利用；（5）本发明的土壤修复剂修复周期短，效果好，有利于相关技术的推广和应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种土壤复合修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末129份，焦磷酸钠21份，脯氨酸12份，有机酸8份，酶解产物A 31份，酶解产物B 17份，维生素E 7份。
特别的，所述有机酸为柠檬酸。
进一步的，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1. 锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
进一步的，所述酶解产物A为烟草酶解产物，其制备方法为：S1.将烟草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2. 烟草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按烟草粉末：硫酸=1:30的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为120U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间18h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。
进一步的，所述酶解产物B为稗草酶解产物，其制备方法为：S1.将稗草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2.稗草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按稗草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为100U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间34h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。
实施例2
一种土壤复合修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末120份，焦磷酸钠21份，脯氨酸12份，有机酸8份，酶解产物A 28份，酶解产物B 23份，维生素E 7份。
特别的，所述有机酸为草酸与柠檬酸1：1混合酸。
进一步的，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1. 锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
进一步的，所述酶解产物A为烟草酶解产物，其制备方法为：S1.将烟草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2. 烟草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按烟草粉末：硫酸=1:30的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为120U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间18h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。
进一步的，所述酶解产物B为稗草酶解产物，其制备方法为：S1.将稗草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2.稗草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按稗草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为100U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间34h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。
实施例3
一种土壤复合修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末135份，焦磷酸钠21份，脯氨酸12份，有机酸8份，酶解产物A 41份，酶解产物B 12份，维生素E 7份。
特别的，所述有机酸为草酸。
进一步的，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1. 锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
进一步的，所述酶解产物A为烟草酶解产物，其制备方法为：S1.将烟草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2. 烟草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按烟草粉末：硫酸=1:30的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为120U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间18h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。
进一步的，所述酶解产物B为稗草酶解产物，其制备方法为：S1.将稗草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2.稗草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按稗草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为100U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间34h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。
对比例1
一种土壤复合修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末129份，焦磷酸钠21份，脯氨酸12份，有机酸8份，酶解产物B 17份，维生素E 7份。
特别的，所述有机酸为柠檬酸。
进一步的，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1. 锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
进一步的，所述酶解产物B为稗草酶解产物，其制备方法为：S1.将稗草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2.稗草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按稗草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为100U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间34h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。
对比例2
一种土壤复合修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末129份，焦磷酸钠21份，脯氨酸12份，有机酸8份，酶解产物A 31份，维生素E 7份。
特别的，所述有机酸为柠檬酸。
进一步的，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1. 锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
进一步的，所述酶解产物A为烟草酶解产物，其制备方法为：S1.将烟草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2. 烟草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按烟草粉末：硫酸=1:30的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为120U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间18h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。
实施效果测试
将 2g 实施例1-3与对比例1-2中的土壤修复剂与50g 重金属 (Ti+、Ti3+、Mn2+) 含量为 1％的污染土壤混合，添加200mL 水，室温搅拌2小时，静置，测试溶液中重金属离子的含量，计算重金属离子 去除率如下表所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。对于本发明中所有未详尽描述的技术细节，均可通过本领域任一现有技术实现。

Claims (4)

1.一种土壤复合修复剂，其特征在于：所述土壤修复剂的主要成分按重量组份计包括：竹纤维粉末120-135份，焦磷酸钠 17-24份，脯氨酸7-16份，有机酸6-11份，酶解产物A 28-41份，酶解产物B 12-23份，维生素E 5-9份。
2.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述竹纤维粉末的制备方法为：S1.锯断、剖开：将竹子梢部、中部、头部锯断，将锯断后的竹子剖开形成竹材 ；S2.软化 ：将所述剖开的竹材按1:20的质量比加入石灰水软化 ；S3.将竹材清洗、烘干：用含0.05 0.2％的稀硫酸溶液清洗至 PH 值5-6，再用清水清洗后于80℃烘干； S4.将竹材采用粉碎机进行粉碎，过40目筛，既得到竹纤维粉末。
3.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述酶解产物A为烟草酶解产物，其制备方法为：S1.将烟草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2. 烟草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按烟草粉末：硫酸=1:30的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为120U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间18h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。
4.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述酶解产物B为稗草酶解产物，其制备方法为：S1.将稗草粉碎过40目筛，于80℃烘干至质量恒定，备用；S2.稗草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按稗草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为: 将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为100U·g-1， pH 值 4.0，酶解温度45℃, 反应时间38h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。
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