CN106734123A - 一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤修复领域，具体涉及一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂及其制备方法。该复合调理剂由以下质量份的物质组成：改性生物碳40～55份、家禽粪便15～25份、改性粘土15～25份、磷酸盐5～8份、生石灰5～12份。本发明的复合调理剂通过将有机改性和无机改性以及其它有效组分联合施用，起到多重作用协同修复的良好效果，具有成本低廉、效果好、稳定性强、能改良土壤耕性、促进作物增产增收的特点。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复领域，具体涉及一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂及其制备方法。
背景技术
随着我国工业化进程的不断推进，大量的污染物排放到土壤环境中，造成严重的土壤污染。调查表明，我国有近六分之一的土壤受到不同程度的污染，其中耕地土壤以重金属污染最为严重。耕地土壤中的重金属污染物主要通过被农作物吸收的方式进入到食物链中，最终被人体吸收积累，危害人体健康，同时雨水淋溶也会使土壤中的重金属污染物进入到周边地表水及地下水环境中造成持久性的二次污染。因此，对污染土壤特别是耕地重金属污染土壤进行修复是非常紧迫和必要的。
当前土壤重金属污染主要从两方面进行修复：通过物理化学方法将污染物从土壤中提取分离，彻底降低土壤中的污染物浓度，该修复技术包括电动力修复、植物修复以及土壤淋洗；改变污染物在土壤中的存在形态，通过降低重金属的活性，最终减少农作物对重金属的吸收量，该修复技术主要包括固化稳定化修复。公开号为CN105880276A的专利申请公开了一种镉、铅污染土壤的修复方法及电动-微生物联合可渗透反应墙修复装置，该专利申请以在污染土壤两端通过施加电场联合微生物可渗透反应墙修复将土壤中的重金属污染物去除，最终达到修复的目的；公开号为CN105478467A的专利申请公开了一种利用EDTA钙盐淋洗土壤中的重金属Cu、Zn、Pb、Cd的方法，该专利申请以EDTA与氧化钙混合制备淋洗剂，通过多次淋洗污染土壤从而达到修复土壤的目的。该类技术虽然能彻底降低土壤中的重金属含量，但存在成本高、工程量大以及容易产生二次污染等缺点。而固化稳定化修复方法简单，成本低，适用范围广，具有较好的应用前景，但存在效率低、稳定性差、土壤耕性下降等问题，因此，研发一种高效稳定的环境友好型调理剂已经成为当前土壤修复领域研究的热点。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中的问题，提供一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂及其制备方法。
为达到上述的技术效果，本发明提供一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂，主要由以下重量份的原料制成：
改性生物碳40～55份、改性粘土15～25份、家禽粪便15～25份、磷酸盐5～8份、生石灰5～12份。
本发明还提供所述复合调理剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
改性生物碳的制备步骤：将生物碳和稀硫酸按质量比1：5.0～7.5的比例混合，密封振荡，过滤，用去离子水洗涤生物碳，过滤烘干；将干燥后的生物碳投加到质量浓度为3～5%的Na2S溶液中，混合搅拌1～2小时，过滤烘干，得到改性生物碳；
改性粘土的制备步骤：将粘土和稀硫酸溶液按质量比1：5.0～7.0的比例混合，在60～80℃恒温水浴条件下反应2～3小时，过滤烘干，得到改性粘土；
复配步骤：将家禽粪便、磷酸盐、生石灰及制备得到的改性生物碳和改性粘土按所述重量份混合，搅拌均匀得到所述复合调理剂。
进一步地，所述改性生物碳的制备步骤中，生物碳为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、荔枝树枝中的一种或多种经过300～500℃高温热解2～3小时，冷却粉碎过60-100目筛得到。
更进一步地，冷却粉碎过80目筛得到。
进一步地，所述改性生物碳的制备步骤中，稀硫酸浓度为1.5～1.8mol/L。
进一步地，所述改性黏土的制备步骤中，粘土为硅藻土、膨润土、蛭石、蒙脱石中的至少一种，通过粉碎过80-120目筛得到。
更进一步地，通过粉碎过100目筛得到。
进一步地，所述家禽粪便为发酵鸡粪、发酵猪粪、发酵牛粪中的至少一种。
进一步地，所述磷酸盐为磷酸钙、过磷酸钙、磷酸二氢铵中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明具有成本低、效果好、稳定性强、能改良土壤耕性的特点。通过对原料的改性，极大提高了修复剂对土壤中重金属的吸附钝化能力，有效减少了农作物对重金属的吸收量，达到了较好的修复目的。
2）本发明的复合调理剂采用有机质与无机材料联合作用，不仅显著降低农作物对重金属的吸收量，还提高了土壤有机质以及无机营养元素含量，促进土壤中微生物和酶的生长，减少化肥的施用量，有利于增产增收。
3）本发明的复合调理剂修复的土壤具有较好的稳定性能和较强的缓冲能力，能有效减少酸雨对土壤中重金属的重新溶出，长期稳定降低土壤中重金属的活性，受环境变化影响较小。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂，它由以下重量份的物质组成：改性生物碳48份、鸡粪20份、改性膨润土20份、磷酸盐5份、生石灰7份。
该复合调理剂由下述步骤制成：
1)改性生物碳的制备步骤：将经过300℃高温热解3小时得到的玉米秸秆生物碳和1.8mol/L的稀硫酸按质量比1：6.5的比例混合，密封振荡1小时，过滤，用去离子水洗涤生物碳2次，过滤干燥；将烘干后的生物碳投加到质量浓度为5%的Na2S溶液，混合搅拌1小时，过滤烘干，得到改性生物碳；
2)改性粘土的制备步骤：将膨润土和1.8mol/L的稀硫酸溶液按质量比1：6.0的比例混合，在80oC条件下反应2小时，过滤烘干，得到改性膨润土；
3)复配步骤：按重量份，将改性生物碳48份、鸡粪20、改性膨润土20份、磷酸钙5份、生石灰7份混合搅拌均匀得到复合调理剂。
实施例2
一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂，它由以下重量份的物质组成：改性生物碳52份、鸡粪15份、改性膨润土22份、磷酸盐6份、生石灰5份。
该复合调理剂由下述步骤制成：
1）改性生物碳的制备步骤：将经过400℃高温热解2小时得到的玉米秸秆生物碳和1.5mol/L的稀硫酸按质量比1：7.3的比例混合，密封振荡1小时，过滤，用去离子水洗涤生物碳2次，过滤干燥；将烘干后的生物碳投加到质量浓度为3%的Na2S溶液，混合搅拌2小时，过滤烘干，得到改性生物碳；
2）改性粘土的制备步骤：将膨润土和1.5mol/L的稀硫酸溶液按质量比1：7.0的比例混合，在70oC条件下反应2.5小时，过滤烘干，得到改性膨润土；
3）复配步骤：按重量份，将改性生物碳52份、鸡粪15份、改性膨润土22份、磷酸钙6份、生石灰5份混合均匀得到复合调理剂。
实施例3
一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂，它由以下重量份的物质组成：改性生物碳42份、鸡粪25份、改性膨润土15份、磷酸钙8份、生石灰10份。
该复合调理剂由下述步骤制成：
1）改性生物碳的制备步骤：将经过450℃高温热解2小时得到的玉米秸秆生物碳和1.6mol/L的稀硫酸按质量比1：5.0的比例混合，密封振荡1小时，过滤，用去离子水洗涤生物碳3次，过滤干燥；将烘干后的生物碳加入到质量浓度为4%的Na2S溶液，混合搅拌1.5小时，过滤烘干，得到改性生物碳；
2）改性粘土的制备步骤：将膨润土和1.6mol/L的稀硫酸溶液按质量比1：5.5的比例混合，在60oC条件下反应3小时，过滤烘干，得到改性膨润土；
3）复配步骤：按重量份，将改性生物碳42份、鸡粪25份、改性膨润土15份、磷酸钙8份、生石灰10份混合均匀得到复合调理剂。
应用试验
选取湖南省郴州市某县一处铅锌矿冶炼厂附近的农田土壤进行修复试验研究。试验分为四组，将本发明复合调理剂与污染土壤以质量比1: 20的比例分别施加实施例1、实施例2、实施例3复合调理剂于各组土壤中混匀，同时设计空白对照组，其它浇水施肥条件相同的情况下种植小青菜，用石墨炉原子吸收光谱测定小青菜中的重金属的含量。测定结果见表1。
表1 小青菜中的重金属含量（单位ug/kg）
| 铅 | 锌 | 镉 | |
| 未施加调理剂 | 1401.5 | 15.6 | 86.9 |
| 实施例1 | 81.2 | 0.1 | 8.6 |
| 实施例2 | 78.3 | 0.3 | 9.4 |
| 实施例3 | 86.6 | 1.1 | 11.1 |
从表1可知，未施加调理剂的小青菜重金属锌含量末超标，但铅、镉含量超标严重，而施加本发明复合调理剂收获的小青菜重金属含量均达到了国家食品卫生安全标准，说明使用本发明复合调理剂施加到土壤中后能有效减少小青菜对重金属的吸收量，达到很好的修复效果。并且，在小青菜生长过程中发现施加调理剂的小青菜比未施加调理剂的长势要好，说明本发明复合调理剂不仅能减少蔬菜对重金属的吸收，还能改良土壤耕性，促进小青菜的生长，有利于增产增收。
由此可知，本发明为解决农田土壤重金属污染造成的蔬菜重金属含量超标问题提供了一种低成本、高效率、促进增产增收的方法，该发明具有较好的实际应用价值和推广前景。
Claims (7)
1.一种用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂，其特征在于，该复合调理剂主要由以下重量份的原料制成：
改性生物碳40～55份、改性粘土15～25份、家禽粪便15～25份、磷酸盐5～8份、生石灰5～12份。
2.一种如权利要求1所述用于农田重金属污染土壤修复的复合调理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
改性生物碳的制备步骤：将生物碳和稀硫酸按质量比1：5.0～7.5的比例混合，密封振荡，过滤，用去离子水洗涤生物碳，过滤烘干；将干燥后的生物碳投加到质量浓度为3～5%的Na2S溶液中，混合搅拌，过滤烘干，得到改性生物碳；
改性粘土的制备步骤：将粘土和稀硫酸溶液按质量比1：5.0～7.0的比例混合，在60～80℃恒温水浴条件下反应2～3小时，过滤烘干，得到改性粘土；
复配步骤：将家禽粪便、磷酸盐、生石灰及制备得到的改性生物碳和改性粘土按所述重量份混合，搅拌均匀得到所述复合调理剂。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性生物碳的制备步骤中，生物碳为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、荔枝树枝中的一种或多种经过300～500℃高温热解2～3小时，冷却粉碎过60-100目筛得到。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性生物碳的制备步骤中，稀硫酸浓度为1.5～1.8mol/L。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性黏土的制备步骤中，粘土为硅藻土、膨润土、蛭石、蒙脱石中的至少一种，通过粉碎过80-120目筛得到。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述家禽粪便为发酵鸡粪、发酵猪粪、发酵牛粪中的至少一种。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸钙、过磷酸钙、磷酸二氢铵中的至少一种。
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