CN106433665A - 用于重金属固定的土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于重金属固定的土壤修复剂，以草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、壳聚糖、发酵微生物菌剂为主要成分，通过加入六偏磷酸钠、蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、稳定剂、抗氧化剂，辅以干燥喷雾、加压煅烧、高温密炼、超声粉碎、快速搅拌、避光发酵等工艺，制备而成的用于重金属固定的土壤修复剂,其土壤修复性能可靠,可以有效降低土壤中的重金属含量，且对环境及无污染。

Description

用于重金属固定的土壤修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种用于重金属固定的土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

土壤污染已经成为世界性的问题，有机物污染尤其是持久性有机物污染是土壤污染的一个主要类型。我国目前受到农药等有机物污染的耕地至少有1300~1600万公顷，且成日益加剧的态势。土壤污染可影响农作物的产量和质量，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此土壤污染的治理已经是刻不容缓。当前,由于人类各种不合理的活动所引起的土壤退化问题,已严重威胁着全世界范围农业的可持续性发展。退化土壤的改良剂是在现代化工业的基础上发展起来的方法,不同的改良剂由于结构与性质、作用机理等不同,造成改良效果相差较大。因此,寻求能够大面积运用,成本低,低碳环保的生态型改良剂,对我们的可持续发展起到了至关重要的作用。所以针对一些重金属污染的土壤，尤其要得到治理，否则经由食物链进入人体的危害随着时间的推移累积量也会大幅度增加。因此研制出一种可以有效修复重金属污染的土壤修复剂显得尤为重要且迫在眉睫。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于重金属固定的土壤修复剂及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的用于重金属固定的土壤修复剂，其土壤修复性能可靠,可以有效降低土壤中的重金属含量，且对环境及无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

用于重金属固定的土壤修复剂，由下列重量份的原料制成：蒙脱石10-13份、膨润土5-10份、风化煤5-8份、生物炭3-8份、聚乳酸纤维4-11份、草木灰5-10份、家畜粪便5-8份、玉米秸秆2-6份、菜籽渣3-7份、菊芋提取物2-5份、甘氨酸2-4份、六偏磷酸钠3-8份、硝酸锰3-7份、硫酸铜2-6份、氯化镁2-6份、氢氧化钙2-6份、壳聚糖7-10份、发酵微生物菌剂5-10份、抗氧化剂2-6份、稳定剂3-8份。

优选地，所述发酵微生物菌剂选自磷细菌、侧孢芽孢杆菌、嗜热淀粉酶链霉菌、嗜热唾液链球菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、酿酒酵母、假丝酵母中的一种或几种。

优选地，所述抗氧化剂选自丁基羟基茴香醚、2，6-二叔丁基-4-甲基酚醛、特丁基对苯二酚、没食子酸丙酯中的一种或几种。

优选的，所述稳定剂选自水杨酸钠、硬脂酸镁、2-乙基乙酸铅、三盐基马来酸铅中的一种或几种。

所述的用于重金属固定的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、稳定剂加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强2.5-3MPa,反应25-45分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1000-1200转/分钟，反应温度为360-420℃，然后再依次加入抗氧化剂，反应时间50-80分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为500-800W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入发酵微生物菌剂、壳聚糖，搅拌转速1200-1500转/分钟，搅拌时间25-40分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵2-5天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明的用于重金属固定的土壤修复剂以草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、壳聚糖、发酵微生物菌剂为主要成分，通过加入六偏磷酸钠、蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、稳定剂、抗氧化剂，辅以干燥喷雾、加压煅烧、高温密炼、超声粉碎、快速搅拌、避光发酵等工艺，使得制备而成的用于重金属固定的土壤修复剂，其土壤修复性能可靠,可以有效降低土壤中的重金属含量，且对环境及无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

（2）本发明的用于重金属固定的土壤修复剂原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

（1）按照重量份称取蒙脱石10份、膨润土5份、风化煤5份、生物炭3份、聚乳酸纤维4份、草木灰5份、家畜粪便5份、玉米秸秆2份、菜籽渣3份、菊芋提取物2份、甘氨酸2份、六偏磷酸钠3份、硝酸锰3份、硫酸铜2份、氯化镁2份、氢氧化钙2份、壳聚糖7份、磷细菌2份、侧孢芽孢杆菌1份、嗜热淀粉酶链霉菌2份、丁基羟基茴香醚2份、水杨酸钠3份；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、水杨酸钠加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强2.5MPa,反应25分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1000转/分钟，反应温度为360℃，然后再依次加入丁基羟基茴香醚，反应时间50分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为500W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入磷细菌、侧孢芽孢杆菌、嗜热淀粉酶链霉菌、壳聚糖，搅拌转速1200转/分钟，搅拌时间25分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵2天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

制得的用于重金属固定的土壤修复剂测试结果如表1所示。

实施例2

（1）按照重量份称取蒙脱石11份、膨润土7份、风化煤6份、生物炭4份、聚乳酸纤维6份、草木灰6份、家畜粪便6份、玉米秸秆3份、菜籽渣4份、菊芋提取物3份、甘氨酸2份、六偏磷酸钠4份、硝酸锰4份、硫酸铜3份、氯化镁3份、氢氧化钙3份、壳聚糖8份、侧孢芽孢杆菌2份、嗜热淀粉酶链霉菌3份、嗜热唾液链球菌3份、2，6-二叔丁基-4-甲基酚醛3份、硬脂酸镁4份；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、硬脂酸镁加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强2.6MPa,反应35分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1100转/分钟，反应温度为380℃，然后再依次加入2，6-二叔丁基-4-甲基酚醛，反应时间60分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为600W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入侧孢芽孢杆菌、嗜热淀粉酶链霉菌、嗜热唾液链球菌、壳聚糖，搅拌转速1300转/分钟，搅拌时间30分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵3天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

制得的用于重金属固定的土壤修复剂测试结果如表1所示。

实施例3

（1）按照重量份称取蒙脱石12份、膨润土9份、风化煤7份、生物炭7份、聚乳酸纤维9份、草木灰9份、家畜粪便7份、玉米秸秆5份、菜籽渣6份、菊芋提取物4份、甘氨酸3份、六偏磷酸钠6份、硝酸锰6份、硫酸铜5份、氯化镁5份、氢氧化钙4份、壳聚糖9份、嗜热唾液链球菌3份、嗜热脂肪芽孢杆菌3份、胶质芽孢杆菌3份、特丁基对苯二酚5份、2-乙基乙酸铅7份；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、2-乙基乙酸铅加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强2.9MPa,反应40分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1150转/分钟，反应温度为400℃，然后再依次加入特丁基对苯二酚，反应时间70分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为700W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入嗜热唾液链球菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、壳聚糖，搅拌转速1400转/分钟，搅拌时间35分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵4天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

制得的用于重金属固定的土壤修复剂测试结果如表1所示。

实施例4

（1）按照重量份称取蒙脱石13份、膨润土10份、风化煤8份、生物炭8份、聚乳酸纤维11份、草木灰10份、家畜粪便8份、玉米秸秆6份、菜籽渣7份、菊芋提取物5份、甘氨酸4份、六偏磷酸钠8份、硝酸锰7份、硫酸铜6份、氯化镁6份、氢氧化钙6份、壳聚糖10份、胶质芽孢杆菌3份、酿酒酵母4份、假丝酵母3份、没食子酸丙酯6份、三盐基马来酸铅8份；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、三盐基马来酸铅加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强3MPa,反应45分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1200转/分钟，反应温度为420℃，然后再依次加入没食子酸丙酯，反应时间80分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为800W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入胶质芽孢杆菌、酿酒酵母、假丝酵母、壳聚糖，搅拌转速1500转/分钟，搅拌时间40分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵5天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

制得的用于重金属固定的土壤修复剂测试结果如表1所示。

对比例1

（1）按照重量份称取蒙脱石10份、膨润土5份、风化煤5份、生物炭3份、草木灰5份、家畜粪便5份、玉米秸秆2份、菜籽渣3份、菊芋提取物2份、六偏磷酸钠3份、硝酸锰3份、硫酸铜2份、氯化镁2份、氢氧化钙2份、壳聚糖7份、磷细菌2份、侧孢芽孢杆菌1份、嗜热淀粉酶链霉菌2份、丁基羟基茴香醚2份、水杨酸钠3份；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、水杨酸钠加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强2.5MPa,反应25分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1000转/分钟，反应温度为360℃，然后再依次加入丁基羟基茴香醚，反应时间50分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为500W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入磷细菌、侧孢芽孢杆菌、嗜热淀粉酶链霉菌、壳聚糖，搅拌转速1200转/分钟，搅拌时间25分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵2天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

制得的用于重金属固定的土壤修复剂测试结果如表1所示。

对比例2

（1）按照重量份称取蒙脱石13份、风化煤8份、生物炭8份、聚乳酸纤维11份、草木灰10份、家畜粪便8份、玉米秸秆6份、菜籽渣7份、菊芋提取物5份、甘氨酸4份、六偏磷酸钠8份、硝酸锰7份、硫酸铜6份、氯化镁6份、壳聚糖10份、胶质芽孢杆菌3份、酿酒酵母4份、假丝酵母3份、没食子酸丙酯6份、三盐基马来酸铅8份；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、三盐基马来酸铅加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强3MPa,反应45分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1200转/分钟，反应温度为420℃，然后再依次加入没食子酸丙酯，反应时间80分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为800W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入胶质芽孢杆菌、酿酒酵母、假丝酵母、壳聚糖，搅拌转速1500转/分钟，搅拌时间40分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵5天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。

制得的用于重金属固定的土壤修复剂测试结果如表1所示。

将实施例1-4和对比例1-2的制得的用于重金属固定的土壤修复剂分别进行修复15天后，修复地30cm深度下土壤，修复前后重金属Cd、As、Hg含量对比、以及这三种重金属的去除率这几项性能测试。

表1

本发明的用于重金属固定的土壤修复剂以草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、壳聚糖、发酵微生物菌剂为主要成分，通过加入六偏磷酸钠、蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、稳定剂、抗氧化剂，辅以干燥喷雾、加压煅烧、高温密炼、超声粉碎、快速搅拌、避光发酵等工艺，使得制备而成的用于重金属固定的土壤修复剂，其土壤修复性能可靠,可以有效降低土壤中的重金属含量，且对环境及无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的用于重金属固定的土壤修复剂原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.用于重金属固定的土壤修复剂，其特征在于：由下列重量份的原料制成：蒙脱石10-13份、膨润土5-10份、风化煤5-8份、生物炭3-8份、聚乳酸纤维4-11份、草木灰5-10份、家畜粪便5-8份、玉米秸秆2-6份、菜籽渣3-7份、菊芋提取物2-5份、甘氨酸2-4份、六偏磷酸钠3-8份、硝酸锰3-7份、硫酸铜2-6份、氯化镁2-6份、氢氧化钙2-6份、壳聚糖7-10份、发酵微生物菌剂5-10份、抗氧化剂2-6份、稳定剂3-8份。

2.根据权利要求1所述的用于重金属固定的土壤修复剂，其特征在于：所述发酵微生物菌剂选自磷细菌、侧孢芽孢杆菌、嗜热淀粉酶链霉菌、嗜热唾液链球菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、酿酒酵母、假丝酵母中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的用于重金属固定的土壤修复剂，其特征在于：所述抗氧化剂选自丁基羟基茴香醚、2，6-二叔丁基-4-甲基酚醛、特丁基对苯二酚、没食子酸丙酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的用于重金属固定的土壤修复剂，其特征在于：所述稳定剂选自水杨酸钠、硬脂酸镁、2-乙基乙酸铅、三盐基马来酸铅中的一种或几种。

5.根据权利要求1～4任一所述的用于重金属固定的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将草木灰、家畜粪便、玉米秸秆、菜籽渣、菊芋提取物、甘氨酸、六偏磷酸钠加入喷雾干燥机中，干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度165℃；

（3）将蒙脱石、膨润土、风化煤、生物炭、聚乳酸纤维、硝酸锰、硫酸铜、氯化镁、氢氧化钙、稳定剂加入密封煅烧炉中，冲入氮气，炉内保持压强2.5-3MPa,反应25-45分钟,得到煅烧混合物；

（4）将步骤（2）的粉状物和步骤（3）的煅烧混合物依次注入密炼炉，搅拌速度1000-1200转/分钟，反应温度为360-420℃，然后再依次加入抗氧化剂，反应时间50-80分钟，得到药剂前体；

(5)将药剂前体注入超声粉碎机中处理，超声粉碎机功率为500-800W，超声时间为35分钟，得到超声混合物;

（6）将超声混合物注入搅拌机，同时加入发酵微生物菌剂、壳聚糖，搅拌转速1200-1500转/分钟，搅拌时间25-40分钟，得到药剂半成品；

（7）将药剂半成品注入发酵池，避光发酵2-5天，发酵物加入造粒机，造粒成型即得成品。