CN106635031A - 一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，所述重金属污染土壤修复剂按重量百分比含有生物炭35—55％、海泡石10—20％、水溶性固体有机酸5—10％、磷酸二氢钙5—10％、硫代硫酸盐10—20％、余量为天然石膏。所述重金属污染土壤修复剂的制备方法包括制备生物炭的步骤、按照所述重量百分比将所制备的生物炭与海泡石、水溶性固体有机酸、磷酸二氢钙、硫代硫酸盐、天然石膏研磨成粒径小于或等于2mm的颗粒并充分混合的步骤。本发明中的重金属污染土壤修复剂不仅能钝化土壤中的汞、镉、铅、铬、砷等重金属，而且也能吸附并彻底降解土壤中的有机污染物。

Description

一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

土壤修复技术大体上分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术(包括微生物修复技术和植物修复技术)三类。由于导致土壤污染的原因千差万别，且土壤往往受到多种污染，实践中，人们通常需要综合运用物理的、化学的、生物的修复技术来修复被污染的土壤。具体到汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)等重金属污染的土壤而言，化学修复技术为主要的修复手段，而物理修复技术和生物修复技术也有一定的作用。

现有的化学修复技术在重金属污染土壤的修复方面具有一定的作用，但也有较大的局限性。例如，201610079927.8号发明专利申请说明书公开了一种重金属污染土壤修复剂，按重量比由以下成分组成：生物质炭30—50％、硅藻土5—10％、钠基膨润土5—10％、活性氧化铝5—10％、二硫代氨基甲酸盐10—20％、乙二胺四乙酸5—10％、酒石酸5—10％、聚丙烯酰胺5—10％、十二烷基磺酸钠5—10％。经实验验证，该重金属污染土壤修复剂对于被镉、铅、砷污染的土壤的修复具有一定的作用，但是，对于被其他重金属元素污染的土壤，特别是被同时受到有机物污染的土壤的修复来说，该重金属污染土壤修复剂的作用甚微。又如，201410076204.3号发明专利申请说明书公开了一种采用秸秆为原料的土壤修复剂，由生物碳、秸秆和土壤混合后得到堆肥原料，将堆肥原料进行堆肥处理，得到所述土壤修复剂。经实验验证，该土壤修复剂难以修复被多种重金属和有机物污染的土壤。

除上述专利文献外，申请人在完成本发明的过程中，还着重研究了了下述学术论文和专利文献中的相关技术方案：

1、刘奇、李智：《土壤修复技术研究进展与现状》，载《化工管理》，2016年07期。

2、赵国静等：《不同修复剂对重金属污染土壤修复的研究》，载《环境科学与管理》，2015年11期。

3、李溱等：《一种新的重金属污染土壤修复剂-二硫代氨基甲酸壳聚糖固定镉效果的研究》，载《中国化学会第29届学术年会论文集》。

4、201410557267.0号发明专利申请说明书。

5、201410075364.6号发明专利申请说明书。

6、201510016364.2号发明专利申请说明书。

7、201510294302.9号发明专利申请说明书。

发明内容

本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂，其目的旨在有效地修复被汞、镉、铅、铬、砷等多种重金属污染的土壤，从而克服上述现有技术的缺陷。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种重金属污染土壤修复剂，按重量百分比，其含有生物炭35—55％、海泡石10—20％、水溶性固体有机酸5—10％、磷酸二氢钙5—10％、硫代硫酸盐10—20％、余量为天然石膏。

在上述技术方案的基础上，本发明可进一步采用下述技术手段，以便更好地解决土壤修复问题：

所述生物炭是用香蕉树或者芭蕉树的茎叶为原料制作的。

进一步地，所述水溶性固体有机酸为固体草酸或固体酒石酸。

进一步地，所述硫代硫酸盐为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾或硫代硫酸铵。

进一步地，在每100克所述重金属污染土壤修复剂中，另行添加5—10克季铵盐。对于既受到重金属污染，又受到有机物污染的土壤来说，添加季铵盐有助于更好地解决有机物污染问题。

进一步地，在所述生物炭的空隙中接种有高效降解菌。亦即将现有技术中对土壤中的重金属或有机污染物具有高效降解作用的微生物接种到所述生物炭的空隙中，从而进一步增强本发明的土壤修复能力。

本发明一种重金属污染土壤修复剂的制备方法包括制备生物炭的步骤、按照上述重量百分比将所制备的生物炭与海泡石、水溶性固体有机酸、磷酸二氢钙、硫代硫酸盐、天然石膏研磨成粒径小于或等于1mm的颗粒并充分混合的步骤。

进一步地，还包括在所述生物炭的空隙中接种高效降解菌的步骤。

所述生物炭的制备方法属于现有技术，本发明优选废弃的香蕉树或者芭蕉树的茎叶制作生物炭，其原因在于，用香蕉树或者芭蕉树的茎叶制作的生物炭具有极强的吸附有害物质的能力，且其中的空隙便于接种高效降解菌。

本发明具有下述有益效果：

不仅能钝化土壤中的汞、镉、铅、铬、砷等重金属，而且也能吸附并彻底降解土壤中的有机污染物。

具体实施方式

实施例一

一种重金属污染土壤修复剂，按重量百分比，其含有生物炭35％、海泡石20％、固体酒石酸10％、磷酸二氢钙10％、硫代硫酸钠20％、余量为天然石膏。所述生物炭采用废弃的香蕉树的茎叶为原料制备。

修复被重金属污染的土壤时，可先将土壤破碎成粒径小于或等于2mm的颗粒，再将所述重金属污染土壤修复剂与被污染的土壤按1:25的比例(干重)充分混合，加适量的水(使土壤保持湿润即可)，20天后即可完成修复。修复效果见表1

实施例二

一种重金属污染土壤修复剂，按重量百分比，其含有生物炭55％、海泡石10％、固体草酸5％、磷酸二氢钙5％、硫代硫酸钾15％、余量为天然石膏。所述生物炭采用废弃的芭蕉树的茎叶为原料制备。

其修复被重金属污染的土壤的方法与实施例一相同。修复效果见表1。

实施例三

一种重金属污染土壤修复剂，按重量百分比，其含有生物炭45％、海泡石15％、固体酒石酸8％、磷酸二氢钙8％、硫代硫酸铵10％、季铵盐7％、余量为天然石膏。所述生物炭采用废弃的香蕉树的茎叶为原料制备。

其修复被重金属污染的土壤的方法与实施例一相同。修复效果见表1。

表1土壤样品中可交换态有害成分去除率对照表

实验说明：

从同一块受到多种重金属以及芘等有机物污染的农田中取样，将样品破碎并充分混合均匀后分为五等分，分别对五份样品使用市场上已有的两种修复剂(对照组1、对照组2)和根据实施例1—3所得到的修复剂进行修复实验。修复后的检测结果如表1所示。检测结果表明，本发明能有效钝化土壤中的有害成分，大幅度提高可交换态有害成分的除去率，从而实现土壤的修复。

另需说明的是，本发明既可以分别使用香蕉茎叶、芭蕉茎叶为原料制作生物炭，也可以按任意比例将香蕉茎叶和芭蕉茎叶混合起来制作生物炭，还可以使用其他生物原料制作生物炭。此外，当土壤中的某种有害成分的含量畸高时，为了有效降低该有害成分的活性(可交换性)，可在本发明重金属污染土壤修复剂中的生物炭的空隙中接种相应的高效降解菌，从而进一步提高本发明修复土壤的效果。例如，运用木贼镰刀菌来降解芘等有机物污染物是一项较为成熟的技术，对于既受到重金属污染，又受到有机物污染，且芘的含量畸高的土壤，可以在本发明重金属污染土壤修复剂中的生物炭的空隙中接种木贼镰刀菌。接种木贼镰刀菌的方法如下：

步骤一，将木贼镰刀菌的菌种接入液体培养基中进行微生物培养，待菌种生长到对数生长期后，离心富集木贼镰刀菌，得到木贼镰刀菌菌体。

步骤二，将木贼镰刀菌菌体加入到生物炭中，混合均匀，得到吸附有木贼镰刀菌的生物炭。

Claims (8)

1.一种重金属污染土壤修复剂，按重量百分比，其含有生物炭35—55％、海泡石10—20％、水溶性固体有机酸5—10％、磷酸二氢钙5—10％、硫代硫酸盐10—20％、余量为天然石膏。

2.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述生物炭是用香蕉树或者芭蕉树的茎叶为原料制作的。

3.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述水溶性固体有机酸为固体草酸或固体酒石酸。

4.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述硫代硫酸盐为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾或硫代硫酸铵。

5.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：在每100克所述重金属污染土壤修复剂中，另行添加5—10克季铵盐。

6.如权利要求1～5任意一项权利要求所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：在所述生物炭的空隙中接种有高效降解菌。

7.一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，包括制备生物炭的步骤、按照权利要求1所述的重量百分比将所制备的生物炭与海泡石、水溶性固体有机酸、磷酸二氢钙、硫代硫酸盐、天然石膏研磨成粒径小于或等于2mm的颗粒并充分混合的步骤。

8.如权利要求7所述的重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于：还包括在所述生物炭的空隙中接种高效降解菌的步骤。