CN106986669A - 一种用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂及其应用，所述用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂是将固态调理剂与液态稳定剂混合所得，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰40～55份、磷石膏20～35份、赤泥15～30份；所述液态稳定剂为鼠李糖脂分散的零价纳米铁混悬液。该用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂具有成本低、效果好、效率高、环境友好等优点。

Description

一种用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂及其应用
技术领域
本发明涉及有机肥处理技术领域，特别涉及一种用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂及其应用。
背景技术
随着我国规模化养殖业的发展，禽畜排泄物给周围环境带来的污染问题也越突出，有必要加强规模化养殖场禽畜粪便的污染治理。禽畜粪便中富含大量的N、P元素，是农作物生长的最佳肥料资源，因而，堆肥化处理禽畜粪便是最有效、最常见的处理方法。但是，目前饲料中普遍含有高剂量的促进禽畜生长发育所需的微量元素如铜、锌、硒等，这些含重金属的饲料经禽畜食用后多余的重金属通过禽畜粪便排出体外，由于重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性，这些受重金属污染的禽畜粪便的农业利用会对土壤环境和人类健康造成严重影响。因此，在禽畜粪便堆肥期间对重金属进行集中钝化，是减少禽畜粪便农业利用过程中的重金属污染的重要途径。
目前重金属污染治理的主要研究方向有两个，一是从重金属附着介质中移出重金属，如酸溶淋洗法等；这些措施虽然具有效果彻底、稳定等优点，但同时存在处理成本高、施工复杂等问题，难以进行大规模推广。二是通过改变附着介质中的重金属存在形态使其固定，降低其迁移性。主要方法有微生物固定法和化学固定法，但微生物固定技术的固定用微生物种类有限，且由于微生物生物体较小，修复的重金属量也较少，修复速度较慢，从而限制了微生物固定技术的大规模推广。化学固定法，也称为化学稳定法，是一种较为成熟且经济可行的方法，该技术利用稳定剂或固定剂与介质中的重金属发生水化反应、氧化还原、螯合、沉淀、吸附等物理化学作用，通过改变介质中重金属的化学形态或降低其迁移性，从而达到修复治理的效果。与其他修复技术相比，具有适用范围广、处理容量大、固定物种类多、见效快、效果显著等优点，故具有较好的应用前景。
目前常用的化学固定剂分为天然矿物、有机物、石灰类、置换金属类等几大类，这些化学固定剂分别存在以下几个问题：天然矿物型固定剂对重金属的固定效率低；有机类固定剂用于重金属钝化时，存在二次污染；石灰类固定剂通常是改变介质的pH使重金属形成氢氧化物和碳酸盐类沉淀，含有石灰类成分的固定剂在添加到介质后，会导致修复后介质硬化、增容，而且单纯靠水化反应后形成的氢氧化物和碳酸盐类等化合物对介质中重金属的固定效果容易受外界环境条件的影响，在酸化环境中，其中的重金属存在着会重新溶出的潜在危险。置换金属主要为亚微米或纳米铁，具有较强还原能力，可把在金属活动顺序表中排于其后的金属置换出来而沉积在铁的表面从而达到去除污染的目的。但亚微米或纳米铁成本高，且易被周围的介质(比如溶解氧、水)氧化，导致其利用效率降低；另外，纳米零价铁在非疏松的介质中传递很慢，进一步限制了其在重金属钝化方面的应用。因此，如何尽可能保持其原有的反应活性及与污染物的充分接触，提高修复效率及降低反应成本，是纳米零价铁获得重金属钝化效果的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，第一个目的是提供一种成本低、效果好、效率高、环境友好的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂；第二个目的是提供上述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂在禽畜粪便堆肥中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，所述用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂是将固态调理剂与液态稳定剂混合所得，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰40～55份、磷石膏20～35份、赤泥15～30份；所述液态稳定剂为鼠李糖脂分散的零价纳米铁混悬液。
优选的，所述固态调理剂与液态稳定剂的质量体积比为10g～50g∶1mL～5mL。
优选的，所述液态稳定剂的制备方法为：在保护气氛和机械搅拌下，将鼠李糖脂溶液加入到氯化铁溶液中，再滴加NaHB4溶液进行反应，得到鼠李糖脂分散的零价纳米铁混悬液。
优选的，所述鼠李糖脂溶液的浓度为2g/L～3g/L；所述氯化铁溶液的浓度为0.15mol/L～0.25mol/L；所述NaHB4溶液的浓度为0.3mol/L～0.5mol/L；所述鼠李糖脂溶液、氯化铁溶液和NaHB4溶液的体积比为2∶1∶1。
优选的，所述保护气氛为氮气，所述机械搅拌的转速为350r/min～550r/min。
优选的，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰45～50份、磷石膏25～30份、赤泥20～25份。
优选的，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰48份、磷石膏27份、赤泥22份。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂的应用，将钝化剂添加至养殖粪便中并搅拌均匀，进行高温堆肥处理。
优选的，所述钝化剂与养殖粪便的质量比为20～35∶1000。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，通过固态调理剂和液态稳定剂的有机结合，促进了他们联合作用钝化禽畜粪便堆肥中重金属的能力。固态调理剂为粉煤灰、磷石膏和赤泥组成的混合物，一方面能在禽畜粪便堆肥中形成高渗透性的刚性网格结构，利于含纳米零价铁的液态稳定剂的均匀快速渗入；另一方面能对禽畜粪便堆肥中重金属起到吸附、捕集和螯合作用，利于纳米零价铁快速精准地对禽畜粪便堆肥中的重金属进行还原；从而大大提高了纳米零价铁的利用效率，大大降低了禽畜粪便堆肥中重金属钝化的成本。
2、本发明通过鼠李糖脂对零价纳米铁进行分散，一方面鼠李糖脂分散纳米零价铁粒子的四周，近似于有机网络将纳米零价铁粒子包围起来，有效的减少了纳米零价铁颗粒与周围的介质(比如溶解氧、水)的接触面积，阻止了纳米零价铁与周围介质发生反应，从而维持其较高的反应活性。另一方面鼠李糖脂能改变纳米零价铁的表面电荷分布，产生静电稳定效应、空间位阻作用和静电空间位阻稳定效应，从而能有效阻止纳米零价铁之间的团聚效应，提高纳米零价铁的分散性、稳定性。另外，鼠李糖脂的羧基、羟基能与重金属形成螯合物，进一步有利于纳米零价铁快速精准地对禽畜粪便堆肥中的重金属进行还原。因而该液态稳定剂能进一步提高了纳米零价铁对禽畜粪便堆肥中的重金属进行还原的效率，降低了禽畜粪便堆肥中重金属钝化的成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的液态稳定剂的SEM照片，其中，(b)图为(a)图的高分辨率图。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂的制备
(1)固态调理剂的制备：将粉煤灰、磷石膏和赤泥按照48∶27∶22的重量比均匀混合，得到固态调理剂；
(2)液态稳定剂的制备：在氮气气氛和机械搅拌下(转速400r/min)，将体积比为2∶1的鼠李糖脂溶液(2g/L)和FeCl3溶液(0.2mol/L)充分混合后，再滴加与FeCl3溶液等体积的NaHB4溶液(0.4mol/L)进行反应，待气泡不在生成后，反应完毕，得到鼠李糖脂包覆的零价纳米铁混悬液，常温下密封保存。
图1为本实施例制备的鼠李糖脂包覆的零价纳米铁混悬液的扫描电镜图，由图可知，零价纳米铁颗粒分散均匀，且鼠李糖脂成功将零价纳米铁包覆起来。
用于钝化猪粪中重金属的应用
将本实施例的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂添加至长沙某养殖场猪粪中并搅拌均匀，钝化剂与养殖猪粪的质量比为30∶1000，进行高温堆肥处理，堆肥方法参照常见的普通高温堆肥法。以不添加重金属钝化剂、添加市场购买的零价纳米铁作为对照。堆肥持续2个月后分别测定堆肥中各重金属残渣态的百分含量。结果如表1。
表1钝化剂对养殖猪粪堆肥中重金属的钝化效果
由表1可知，添加本发明的钝化剂后，重金属残渣态百分率明显高于其他两个对照的重金属残渣态百分率，说明本发明的钝化剂对猪粪堆肥过程中重金属残渣态的稳定效果显著高于零价纳米铁和不添加钝化剂对猪粪堆肥中重金属的稳定效率，可交换态重金属(弱酸提取态和可还原态)被还原为残渣态，重金属钝化效果显著，说明本发明的钝化剂能够实现对禽畜粪便堆肥中重金属污染的持久有效修复。
实施例2：
用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂的制备
(1)固态调理剂的制备：将粉煤灰、磷石膏和赤泥按照45∶26∶25的重量比均匀混合，得到固态调理剂；
(2)液态稳定剂的制备：在氮气气氛和机械搅拌下(转速500r/min)，将体积比为2∶1的鼠李糖脂溶液(3g/L)和FeCl3溶液(0.25mol/L)充分混合后，再滴加与FeCl3溶液等体积的NaHB4溶液(0.5mol/L)进行反应，待气泡不在生成后，反应完毕，得到鼠李糖脂包覆的零价纳米铁混悬液，常温下密封保存。
用于钝化鸡粪中重金属的应用
将本实施例的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂添加至长沙某养殖场鸡粪中并搅拌均匀，钝化剂与养殖鸡粪的质量比为25∶1000，进行高温堆肥处理，堆肥方法参照常见的普通高温堆肥法。堆肥持续2个月后测定堆肥中各重金属残渣态的百分含量。结果表明，原养殖鸡粪中的重金属Zn、Cu、As、Pb、Cd等绝大部分还原成了低价固定化的重金属，说明本方法实现了对禽畜粪便堆肥中重金属污染的持久有效修复。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂是将固态调理剂与液态稳定剂混合所得，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰40～55份、磷石膏20～35份、赤泥15～30份；所述液态稳定剂为鼠李糖脂分散的零价纳米铁混悬液。
2.根据权利要求1所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述固态调理剂与液态稳定剂的质量体积比为10g～50g∶1mL～5mL。
3.根据权利要求1或2所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述液态稳定剂的制备方法为：在保护气氛和机械搅拌下，将鼠李糖脂溶液加入到氯化铁溶液中，再滴加NaHB4溶液进行反应，得到鼠李糖脂分散的零价纳米铁混悬液。
4.根据权利要求3所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述鼠李糖脂溶液的浓度为2g/L～3g/L；所述氯化铁溶液的浓度为0.15mol/L～0.25mol/L；所述NaHB4溶液的浓度为0.3mol/L～0.5mol/L；所述鼠李糖脂溶液、氯化铁溶液和NaHB4溶液的体积比为2∶1∶1。
5.根据权利要求3所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述保护气氛为氮气，所述机械搅拌的转速为350r/min～550r/min。
6.根据权利要求1或2所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰45～50份、磷石膏25～30份、赤泥20～25份。
7.根据权利要求6所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂，其特征在于，所述固态调理剂包括以下重量份的组分：粉煤灰48份、磷石膏27份、赤泥22份。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的用于降低畜禽粪便中重金属活性的钝化剂的应用，其特征在于，将钝化剂添加至养殖粪便中并搅拌均匀，进行高温堆肥处理。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述钝化剂与养殖粪便的质量比为20～35∶1000。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111744463A (zh) * 2020-06-29 2020-10-09 重庆工程职业技术学院 污泥处理用重金属复合钝化剂
CN112851436A (zh) * 2021-03-29 2021-05-28 东华大学 一种将猪粪快速转化为有机肥的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234168A (zh) * 2010-05-06 2011-11-09 中国科学院生态环境研究中心 一种控制疏浚底泥中磷和重金属释放的矿物质固稳剂制备及使用方法
CN104194795A (zh) * 2014-06-10 2014-12-10 青岛华仁技术孵化器有限公司 新型原位钝化改良剂及其制备方法
CN104226987A (zh) * 2014-09-30 2014-12-24 湖南大学 一种改性纳米零价铁及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234168A (zh) * 2010-05-06 2011-11-09 中国科学院生态环境研究中心 一种控制疏浚底泥中磷和重金属释放的矿物质固稳剂制备及使用方法
CN104194795A (zh) * 2014-06-10 2014-12-10 青岛华仁技术孵化器有限公司 新型原位钝化改良剂及其制备方法
CN104226987A (zh) * 2014-09-30 2014-12-24 湖南大学 一种改性纳米零价铁及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111744463A (zh) * 2020-06-29 2020-10-09 重庆工程职业技术学院 污泥处理用重金属复合钝化剂
CN112851436A (zh) * 2021-03-29 2021-05-28 东华大学 一种将猪粪快速转化为有机肥的方法

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