CN106978189A - 一种高效土壤稳定剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效土壤稳定剂，该稳定剂，按重量份计，包括5～8份单硬脂酸甘油酯、50～60份活化贝壳粉、30～35份粉煤灰、20～40份发酵秸秆干燥粉、0.5～0.8份月桂酸锌、2～4份氧化钛、0.2～0.5份硼酸。本发明可以大幅提高土壤的力学强度和抗冲刷能力，防止水土流失；本发明对多种重金属具有高效的固化效果，防止污染土壤对周边环境的影响；本发明采用农林渔牧产业的废弃物作为主要原料，实现了相应废弃物的回收再利用，特别利于相应贫困地区的推广使用；同时，由于主要采用农林渔牧产业的废弃物，对周边环境的污染小。

Description

一种高效土壤稳定剂
技术领域
据统计，我国水土流失总面积超过每年土壤流失多达多亿吨。水流失引起的土地退化、植被破坏，将导致壤肥力降低、生产力低下和生态环境破坏的日益加重。因此，如何防止水土流失，是相关研究者不得不面对的科研问题。
利用土壤稳定剂防止水土流失是一项较新的技术，已陆续取得了一些较好的成果。如申请号为201410250615.X的中国专利提供了一种土体稳定剂，该稳定剂可以获得较好的抗压强度且较为适宜植物生长。申请号为201410020554.8的中国专利提供了一种高效土壤稳定剂，该稳定剂具有优异的保水性和透水性，可以除臭且适宜于植物生长。
然而，现有的土壤稳定剂所采用的原料主要为工业化工产品，成本较高，不适宜在水土流失严重的贫困地区推广。
重要的是，目前的研究主要集中在化工无机物类原料，虽然可以取得较为良好的力学强度，但相关的无机物非常容易对周边环境造成污染。
农林渔牧产业废弃物的再利用，对于贫困地区的产业发展具有重大战略意义。目前，在土壤稳定剂的研制领域，鲜有利用相应农林渔牧废弃物作为原料的技术报道。
另外，随着社会经济的发展，由工业废水或者不当农林地浇灌带来的重金属污染问题日益突出。而水土流失将促进重金属污染面的扩大，造成更大面积的危害。
因此，如何获得一种主要以农林渔牧废弃物为原料的、具有优异水土保持效果的且具有优异的重金属固定效果的土壤稳定剂，已成为本领域的亟需之一。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效土壤稳定剂，该稳定剂，按重量份计，包括5～8份单硬脂酸甘油酯、50～60份活化贝壳粉、30～35份粉煤灰、20～40份发酵秸秆干燥粉、0.5～0.8份月桂酸锌、2～4份氧化钛、0.2～0.5份硼酸；
其中，活化贝壳粉的制备方法为：将干燥粉碎后的贝壳粉，放入活化溶液中，加热反应20～25分钟，之后，抽滤、烘干并研磨，即得；所述活化溶液由钛酸酯和硬脂酸钠按摩尔比1∶0.1～0.3的比例组成；
所述发酵秸秆干燥粉的制备方法为：将秸秆粉碎后，放入pH＝8.0～8.5的碱液中浸泡30～60分钟，之后过滤取出，调整湿度为40％，接种Trichoderma reesei ATCC 26921，培养5～6天之后，用清水清洗，过滤，干燥，即得。
在本发明技术的研发过程中，发明人注意到，相应秸秆需要进行发酵分解处理。进行处理后，所得土壤稳定剂的效果得到了大幅的提升，可能的原因在于利用微生物部分分解秸秆后，半纤维素得到合适成都的分解，所得发酵秸秆干燥粉与其它组分混合后，更利于重金属的固化和防止水分的流失。同时，贝壳粉的活化也是必要的，其不仅能对贝壳粉本身进行增韧，同时对于重金属固化也有重大影响。
作为优选方案，所述稳定剂还包括0.2～0.5份焦磷酸钠。
所述秸秆包括玉米秸秆或高粱秸秆。
作为优选方案，所述稳定剂，按重量份计，包括6份单硬脂酸甘油酯、55份活化贝壳粉、32份粉煤灰、25份发酵秸秆干燥粉、0.6份月桂酸锌、3份氧化钛、0.3份硼酸。
作为优选方案，在制备所述活化贝壳粉时，加热反应中的温度为80～100℃。作为最好的方案，在制备所述活化贝壳粉时，加热反应中的温度为90℃。
作为优选方案，所述活化溶液中，钛酸酯和硬脂酸钠的摩尔比为1∶0.2。
作为优选方案，接种Trichoderma reesei ATCC 26921时，接种量为12％。
可选的，所述碱液为氢氧化钠溶液。
作为优选方案，所述粉煤灰为1级粉煤灰，细度不大于12％。
本发明相对于现有技术的优点：
1、本发明可以大幅提高土壤的力学强度和抗冲刷能力，防止水土流失；
2、本发明对多种重金属具有高效的固化效果，防止污染土壤对周边环境的影响；
3、本发明采用农林渔牧产业的废弃物作为主要原料，实现了相应废弃物的回收再利用，特别利于相应贫困地区的推广使用；同时，由于主要采用农林渔牧产业的废弃物，对周边环境的污染小。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
下述实施例中，所用粉煤灰为1级粉煤灰，细度不大于12％；实施例1～3所用秸秆为玉米秸秆，实施例4～6所用秸秆为高粱秸秆。
实施例1
按重量份计，将如下组分混合：
5份单硬脂酸甘油酯、50份活化贝壳粉、30份粉煤灰、20份发酵秸秆干燥粉、0.5份月桂酸锌、2份氧化钛、0.2份硼酸；
其中，活化贝壳粉的制备方法为：将干燥粉碎后的贝壳粉，放入活化溶液中，加热(100℃)反应20分钟，之后，抽滤、烘干并研磨，即得；所述活化溶液由钛酸酯和硬脂酸钠按摩尔比1∶0.3的比例组成；
所述发酵秸秆干燥粉的制备方法为：将秸秆粉碎后，放入pH＝8.0的碱液中浸泡60分钟，之后过滤取出，调整湿度为40％，接种Trichoderma reesei ATCC 26921，培养5～6天之后，用清水清洗，过滤，干燥，即得。
实施例2
按重量份计，将如下组分混合：
8份单硬脂酸甘油酯、60份活化贝壳粉、35份粉煤灰、40份发酵秸秆干燥粉、0.8份月桂酸锌、4份氧化钛、0.5份硼酸；
其中，活化贝壳粉的制备方法为：将干燥粉碎后的贝壳粉，放入活化溶液中，加热(80℃)反应25分钟，之后，抽滤、烘干并研磨，即得；所述活化溶液由钛酸酯和硬脂酸钠按摩尔比1∶0.1的比例组成；
所述发酵秸秆干燥粉的制备方法为：将秸秆粉碎后，放入pH＝8.5的碱液中浸泡30分钟，之后过滤取出，调整湿度为40％，接种Trichoderma reesei ATCC 26921，培养5～6天之后，用清水清洗，过滤，干燥，即得。
实施例3
按重量份计，将如下组分混合：
6份单硬脂酸甘油酯、55份活化贝壳粉、32份粉煤灰、25份发酵秸秆干燥粉、0.6份月桂酸锌、3份氧化钛、0.3份硼酸；
其中，活化贝壳粉的制备方法为：将干燥粉碎后的贝壳粉，放入活化溶液中，加热(90℃)反应20分钟，之后，抽滤、烘干并研磨，即得；所述活化溶液由钛酸酯和硬脂酸钠按摩尔比1∶0.2的比例组成；
所述发酵秸秆干燥粉的制备方法为：将秸秆粉碎后，放入pH＝8.2的碱液中浸泡45分钟，之后过滤取出，调整湿度为40％，接种Trichoderma reesei ATCC 26921，培养5～6天之后，用清水清洗，过滤，干燥，即得。
实施例4
与实施例3相比，还添加0.2份焦磷酸钠。
实施例5
与实施例3相比，还添加0.4份焦磷酸钠。
实施例6
与实施例3相比，还添加0.5份焦磷酸钠。
对比实施例1
除了不添加活化贝壳粉之外，其余与实施例3一致。
对比实施例2
除了不添加发酵秸秆干燥粉之外，其余与实施例3一致。
对比实施例3
除了贝壳粉不进行活化之外，其余与实施例3一致。
对比实施例4
除了秸秆干燥粉不进行发酵之外，其余与实施例3一致。
实验例1
抗冲刷实验：
取土壤放置在土样托盘上，压实，取实施例1～6和对比实施例1～4所得稳定剂，分别制成质量分数为15％的水溶液，喷洒至土壤表面，喷洒量为2.5L/m2，在室温下放置1天，之后将土样托盘倾斜30°，模拟降雨强度2.5L/min，进行冲刷实验，实验时间为半小时，计算冲刷率。冲刷率＝冲掉的土壤与原土壤总量之比。本次实验结果如表1所示：
表1
注：上表所述对照组为中国专利201410250615.X中的实施例1所得稳定剂。
实验例2
抗压强度实验：
取实施例1～6和对比实施例1～4所得稳定剂，分别制成质量分数为8％的水溶液，加入到土壤中(0.05％wt)。在室内制备直径为60mm的试件，压实度为96％，采用液压式万能试验机测定无侧限抗压强度。实验结果见表2。
表2
实验例3
取某造纸厂下游受污染土壤作为试样，进行重金属固化实验，取实施例1～6和对比实施例1～4所得稳定剂加入土壤中(0.05％wt)，实验采取HJT300-2007固体废物进出毒性浸出方法；实验结果如表3所示：
表3
注：上表中的“空白对照”为不添加任何稳定剂，“对照”为中国专利201410250615.X中的实施例1所得稳定剂。

Claims (10)

1.一种高效土壤稳定剂，其特征在于，所述稳定剂，按重量份计，包括5～8份单硬脂酸甘油酯、50～60份活化贝壳粉、30～35份粉煤灰、20～40份发酵秸秆干燥粉、0.5～0.8份月桂酸锌、2～4份氧化钛、0.2～0.5份硼酸；
其中，活化贝壳粉的制备方法为：将干燥粉碎后的贝壳粉，放入活化溶液中，加热反应20～25分钟，之后，抽滤、烘干并研磨，即得；所述活化溶液由钛酸酯和硬脂酸钠按摩尔比1∶0.1～0.3的比例组成；
所述发酵秸秆干燥粉的制备方法为：将秸秆粉碎后，放入pH＝8.0～8.5的碱液中浸泡30～60分钟，之后过滤取出，调整湿度为40％，接种Trichoderma reesei ATCC 26921，培养5～6天之后，用清水清洗，过滤，干燥，即得。
2.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，所述稳定剂还包括0.2～0.5份焦磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，所述秸秆包括玉米秸秆或高粱秸秆。
4.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，所述稳定剂，按重量份计，包括6份单硬脂酸甘油酯、55份活化贝壳粉、32份粉煤灰、25份发酵秸秆干燥粉、0.6份月桂酸锌、3份氧化钛、0.3份硼酸。
5.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，在制备所述活化贝壳粉时，加热反应中的温度为80～100℃。
6.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，在制备所述活化贝壳粉时，加热反应中的温度为90℃。
7.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，所述活化溶液中，钛酸酯和硬脂酸钠的摩尔比为1∶0.2。
8.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，接种Trichoderma reesei ATCC 26921时，接种量为12％。
9.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液。
10.根据权利要求1所述的稳定剂，其特征在于，所述粉煤灰为1级粉煤灰，细度不大于12％。
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