CN107935784A - 一种活性炭基肥土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

一种活性炭基肥土壤修复剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种活性炭基肥土壤修复剂及其制备方法，属于土壤修复剂技术领域。所述活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂或者颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉30‑75％、腐殖酸0‑40％、木醋液20‑30％和微生物菌剂4‑6％。本发明还公开了上述活性炭基肥土壤修复剂的制备方法。本发明的活性炭基肥土壤修复剂，具有修复和改良土壤、减轻环境污染、提高食品安全、增产提质的显著功效。

Description

一种活性炭基肥土壤修复剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭基肥土壤修复剂及其制备方法，属于土壤修复剂技术领域。
背景技术
土壤污染已成为世界性问题，总体形势相当严峻。一是土壤污染严峻，二是土壤污染危害巨大。随着现代工农业的快速发展，化肥、农药的大量施用和矿井、油田的开采，石油化工、农药医药生产等企业排放导致土壤污染现状不断恶化。土壤污染可影响农作物产量和质量的下降，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刻不容缓。
我们的地球被称为碳星球，因为在这个星球所有的生命体中，碳是基础元素，由碳为框架形成的有机质是生命的基础物质。碳是生命之本。
目前，我国的化肥利用率仅仅是发达国家的60％左右，虽然我们在化肥利用率的提高方面做了极大努力，但十几年来化肥利用率几乎还在原地踏步。再看看近年迅速发展起来的设施农业，只要是冲施肥或无土栽培，几乎都在使用纯化肥，还是在延续化学农业耕作模式，不但产量低，而且口感普遍失去原生态风味。
有机碳肥是以小分子水溶有机碳为有效物质的新型有机养分肥料，它可取代传统有机肥，其有效物质含量是传统有机肥的5-20倍，是一种可速效的高效肥。土壤有机质是天然的“碳库”，但有机质里的碳不能直接被植物吸收，只有通过生化作用逐渐微量地分解出小分子水溶有机碳，这才是真实的植物碳养分。
鉴于传统的土壤修复剂不能很好的满足使用范围宽、修复效果好以及投入成本低的要求，亟需开发一种新的土壤修复剂及其制备方法，来弥补上述缺陷。
发明内容
本发明的目的之一，是提供一种活性炭基肥土壤修复剂。本发明的活性炭基肥土壤修复剂，具有修复和改良土壤、减轻环境污染、提高食品安全、增产提质的显著功效。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂或者颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉30-75％、腐殖酸0-40％、木醋液20-30％和微生物菌剂4-6％
本发明所用原料的简介：
活性炭粉,是黑色粉末状的无定形碳，具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在炭化活化一体炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。
木醋液,是生物质在热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分，其成分组成复杂，主要以酸类、酚类、酮类和醛类为主，还有醇类、酯类、胺类、吡啶以及K、Ca、Mg、Zn、Ge、Mn、Fe等微量元素。
腐植酸，又称胡敏酸、黑腐酸、腐质酸，是自然界中广泛存在的天然有机高分子的化合物，广泛应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等各个领域。腐植酸是由有机生物死亡后经生物降解产生，以矿物质形态存在。本发明所用的腐植酸，为市面购买。例如可以购买平泉县金龙化工有限公司市售的腐植酸商品。
微生物菌剂，是指一类含有活微生物的特定制品。它是以微生物生命活动的过程和产物来改善作物营养条件，发挥土壤潜在肥力，刺激作物生长发育，抵抗病菌危害，从而提高作物产量和品质。微生物菌剂含有作物需要的营养、微量元素，能促进有机营养的发酵和直接吸收，对土壤的结构、养分、透气性有重要的影响，能有效改良土壤板结、恶化、菌群失衡等状况。本发明所用的生物菌剂，为市面购买，例如可以购买河北闰沃生物科技有限公司市售的微生物菌剂商品，其主要含巨大芽孢杆菌和胶冻样类芽孢杆菌。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉70％、木醋液25％和微生物菌剂5％。
进一步，所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉35％、腐殖酸35％、木醋液25％和微生物菌剂5％。
进一步，所述活性炭粉是由果壳经炭化、活化、粉碎、过150目筛制得，碘吸附值为600-800mg/g，pH值为8-10。
进一步，所述木醋液是由果壳在热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分，pH值为4-5。
更进一步，所述果壳为杏壳、核桃壳、山楂核、椰壳、橄榄壳中的一种或多种。
进一步，所述腐植酸的粒径为200目，有机质含量在60wt％以上。
进一步，所述微生物菌剂中的有效活菌数为50亿/g。
本发明的目的之二，是提供上述活性炭基肥土壤修复剂的制备方法。本发明的制备方法简单，市场前景广阔，适合规模化生产。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种活性炭基肥土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
一种活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂或者颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉30-75％、腐殖酸0-40％、木醋液20-30％和微生物菌剂4-6％；取活性炭粉、腐殖酸、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述活性炭基肥土壤修复剂。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉70％、木醋液25％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述粉状活性炭基肥土壤修复剂；所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉35％、腐殖酸35％、木醋液25％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、腐殖酸、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂。
本发明的有益效果：
(1)本发明的活性炭基肥土壤修复剂，具有修复和改良土壤、减轻环境污染、提高食品安全、增产提质的显著功效。
(2)本发明的制备方法简单，市场前景广阔，适合规模化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉65％、木醋液30％和微生物菌剂5％。其中，所述活性炭粉是由杏壳经炭化、活化、粉碎、过150目筛制得，碘吸附值为600mg/g，pH值为8；所述木醋液是由杏壳在热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分，pH值为4；所述微生物菌剂中的有效活菌数为50亿/g。
上述活性炭基肥土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
一种活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉65％、木醋液30％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述粉状活性炭基肥土壤修复剂。
实施例2
本实施例的活性炭基肥土壤修复剂，为颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉35％、腐殖酸35％、木醋液25％和微生物菌剂5％。其中，所述活性炭粉是由核桃壳经炭化、活化、粉碎、过150目筛制得，碘吸附值为700mg/g，pH值为9；所述腐植酸的粒径为200目，有机质含量在60wt％以上；所述木醋液是由核桃壳在热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分，pH值为4.5；所述微生物菌剂中的有效活菌数为50亿/g。
上述活性炭基肥土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
一种活性炭基肥土壤修复剂，为颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉35％、腐殖酸35％、木醋液25％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、腐殖酸、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂。
实施例3
本实施例的活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉70％、木醋液25％和微生物菌剂5％。其中，所述活性炭粉是由杏壳经炭化、活化、粉碎、过150目筛制得，碘吸附值为800mg/g，pH值为10；所述木醋液是由杏壳在热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分，pH值为5；所述微生物菌剂中的有效活菌数为50亿/g。
上述活性炭基肥土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
一种活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉70％、木醋液25％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述粉状活性炭基肥土壤修复剂。
实施例1-3得到的活性炭基肥土壤修复剂的应用试验
1.1试验材料
试验用土采集于于河北廊坊大棚，实施例1和实施例3得到的活性炭基肥土壤修复剂外观均呈黑色粉末状，实施例2得到的活性炭基肥土壤修复剂外观呈黑色颗粒状。试验材料的基本性质见表1。
1.2仪器与试剂
1.2.1主要仪器
ACY-6000-u纯水仪；GZX-9240MBE数显鼓风干燥箱；电子天平HZK-FA210；pH计；电导仪；火焰光度计；分光光度计；土壤溶液提取器。
1.3.2试剂
硝酸(优级纯)，浓硫酸(优级纯)，酒石酸锑钾[K(SbO)C4H4O6·1/2H2O，分析纯]，钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O，分析纯]，抗坏血酸(分析纯)，磷酸二氢钾(优级纯)，氯化钾(优级纯)。
1.3试验设计
试验通过室内短期培养进行。向供试土壤中分别添加供试土壤10％的实施例1-3得到的活性炭基肥土壤修复剂，每处理设3次平行试验。同时设定不添加活性炭基肥土壤修复剂的空白对照。
试验用培养容器为高13cm，开口直径9cm的纸杯，每杯装入供试土壤350g，各添加供试土壤10％的活性炭基肥土壤修复剂，充分混合后加水将每个纸杯中的土壤浇透，待土壤水分平衡后插入土壤溶液提取器，于25℃的恒温环境中培养40天，每天在固定时间抽取土壤溶液3mL。培养前3天每天抽取土壤溶液后对纸杯称重，了解土壤中水分的蒸发及流失情况。培养3天后每天向培养的土壤中加水10mL，保证培养的土样维持一定的湿度。培养30天后，取土壤溶液测其pH、EC值、P含量和K含量。培养结束后使土壤自然阴干，并用培养前后的土壤播种辣椒种子，测定不同处理下辣椒的发芽率。
1.4测定方法
(1)理化指标测定：土壤溶液中pH、EC值分别以pH计和电导仪测定，P含量采用钼锑抗比色法测定，K含量采用火焰原子分光光度计测定。
(2)发芽率：将培养前后各处理的土壤分别装入高5cm，开口直径6cm的纸盒中，用水浇透，待土壤水分平衡后在每个盆栽容器的土壤表面均匀撒上20粒辣椒种子，覆土1cm。喷水至表层土壤湿润，放入恒温培养箱中，在25℃条件下培养，每天于固定时间在土壤表面喷水，使土壤保持湿润。辣椒发芽后统计每个纸盒中辣椒幼苗的棵数，计算发芽率。
1.5数据处理
发芽率＝每个盆栽容器中辣椒发芽的棵数/20×100％。
试验数据采用Excel 2010和SPSS 22.0软件进行统计分析。
1.6试验结果
实施例1-3所得活性炭基肥土壤修复剂对土壤中pH值、EC值、P含量、K含量、EC、发芽率的影响，分别如表1-5所示。
表1实施例1-3所得活性炭基肥土壤修复剂对pH值的影响
表2实施例1-3所得活性炭基肥土壤修复剂对EC值的影响
表3实施例1-3所得活性炭基肥土壤修复剂对P含量的影响
表4实施例1-3所得活性炭基肥土壤修复剂对K含量的影响
表5实施例1-3所得活性炭基肥土壤修复剂对发芽率的影响
由此可见，试验土壤在加入实施例1-3得到的活性炭基肥土壤修复剂后，pH值均有所增加，均降低了土壤EC值。加入实施例1-3得到的活性炭基肥土壤修复剂在培养期内降低了土壤溶液P离子的含量。加入实施例1-3得到的活性炭基肥土壤修复剂在培养期内降低了土壤溶液K离子的含量。辣椒是对土壤EC值敏感的作物，加入实施例1-3得到的活性炭基肥土壤修复剂经短期室内培养可显著提高辣椒的发芽率。
由此可见，本发明的活性炭基肥土壤修复剂，具有修复和改良土壤、减轻环境污染、提高食品安全、增产提质的显著功效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，为粉状活性炭基肥土壤修复剂或者颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉30-75％、腐殖酸0-40％、木醋液20-30％和微生物菌剂4-6％。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉70％、木醋液25％和微生物菌剂5％。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉35％、腐殖酸35％、木醋液25％和微生物菌剂5％。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述活性炭粉是由果壳经炭化、活化、粉碎、过150目筛制得，碘吸附值为600-800mg/g，pH值为8-10。
5.根据权利要求1任一项所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述木醋液是由果壳在热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分，pH值为4-5。
6.根据权利要求4或5所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述果壳为杏壳、核桃壳、山楂核、椰壳、橄榄壳中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述腐植酸的粒径为200目，有机质含量在60wt％以上。
8.根据权利要求1所述的一种活性炭基肥土壤修复剂，其特征在于，所述微生物菌剂中的有效活菌数为50亿/g。
9.一种活性炭基肥土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
一种活性炭基肥土壤修复剂，为粉状活性炭基肥土壤修复剂或者颗粒状活性炭基肥土壤修复剂，按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉30-75％、腐殖酸0-40％、木醋液20-30％和微生物菌剂4-6％；取活性炭粉、腐殖酸、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述活性炭基肥土壤修复剂。
10.根据权利要求9所述的一种活性炭基肥土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述粉状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉70％、木醋液25％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述粉状活性炭基肥土壤修复剂；所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉35％、腐殖酸35％、木醋液25％和微生物菌剂5％；取活性炭粉、腐殖酸、木醋液和微生物菌剂，混合均匀后，即得到所述颗粒状活性炭基肥土壤修复剂。
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