CN108033814A - 一种削减猪粪有机肥中重金属含量用复合钝化剂和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种削减猪粪有机肥中重金属含量用复合钝化剂和应用，属于有机肥技术领域。一种削减猪粪有机肥中重金属含量的复合钝化剂，包括以下重量份的组分：硫脲改性的花生壳生物炭50～70份，重金属钝化菌剂30～50份，蟹壳粉20～30份，黄腐殖酸10～20份，纳米碳黑3～5份；重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有2.25×107～2.5×108CFU的胶红酵母OP11菌株；所述胶红酵母OP11菌株的保藏编号为CGMCC No.13540。所述复合钝化剂在削减猪粪有机肥中重金属含量中的应用。
Description
技术领域
本发明属于有机肥技术领域，具体涉及一种削减猪粪有机肥中重金属含量用复合钝化剂和应用。
背景技术
畜禽粪便的减量化、资源化、无害化处置和应用是促进我国畜禽养殖业健康可持续发展的关键环节。近几十年来，我国畜禽养殖业的发展已经步入了规模化、集约化的发展阶段，据统计每年养殖畜禽所产生的粪便量达30多亿吨，并呈逐年增加态势。畜禽粪便堆肥后回田利用，可以补充土壤养分，减少化学肥料的使用，增加土壤有机质含量，提高作物产量，改善作物品质，是发展绿色农业和有机农业的重要途径。
由于含有Cu、Zn等重金属元素的饲料的应用，畜禽粪便中含有很多种具有污染性的物质，使得畜禽粪便的重金属污染问题变得十分严峻。以这些畜禽粪便为原料堆制的有机肥一旦施入土壤，会造成土壤重金属含量升高，长期施加会导致农产品重金属含量超标，最终通过食物链进入人体而危害人类健康。因此，降低畜禽粪便重金属含量及生物有效性是当前畜禽粪便的资源化和无害化处置过程中亟待解决的关键问题之一。
目前，堆肥是实现畜禽粪便重金属削减的常用途径，然而，堆肥过程中依仍然存在重金属钝化率不高的问题，研究开发出有效降低畜禽粪便堆肥中重金属的钝化剂，可为畜禽粪便堆肥过程中重金属的削减提供技术支持。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种削减猪粪堆肥中重金属含量的复合钝化剂及其应用，所述复合钝化剂对畜禽粪便中重金属有较好的削减效果，且制备和使用方法简单易行。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种削减猪粪有机肥中重金属含量用复合钝化剂，包括以下重量份的组分：硫脲改性的花生壳生物炭50～70份，重金属钝化菌剂30～50份，蟹壳粉20～30份，黄腐殖酸10～20份和纳米碳黑3～5份；
所述重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有2.25×107～2.5×108CFU的胶红酵母OP11菌株；所述胶红酵母OP11菌株的保藏编号为CGMCC No.13540。
优选的，所述重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有5×107～1×108CFU的胶红酵母OP11菌株。
优选的，所述辅料为麸皮、药渣和米糠中的一种或几种。
优选的，所述药渣为当归、熟地、川芎、白芍按照质量比为3：4：2：3的比例混合，得到的混合物经水煎得到的药渣沉淀。
优选的，所述硫脲改性的花生壳生物炭的制备方法，包括以下步骤：
A、将花生壳烘干、粉碎和过筛，得到花生壳粉；
B、将所述步骤A中得到的花生壳粉在550～600℃条件下无氧热解3～4h，得到热解的花生壳炭粉；
C、将所述步骤B中得到的热解的花生壳炭粉研磨过筛，采用1～2mol/L的硫脲溶液对所述研磨过筛得到花生壳细炭粉浸渍2～3h，将所述浸渍后的物料置于100～120℃条件下固化1～2h；所述花生壳细炭粉的质量和硫脲溶液的体积比为1mg:5～8ml；
D、将所述固化后的产物水洗至中性，得到硫脲改性的花生壳生物质炭。
优选的，包括以下重量份的组分：硫脲改性的花生壳生物炭60份，重金属钝化菌剂40份，蟹壳粉25份，黄腐殖酸15份和纳米碳黑4份。
本发明还提供了所述复合钝化剂在猪粪有机肥发酵过程中削减猪粪有机肥中重金属含量中的应用。
优选的，所述复合钝化剂的添加质量为猪粪干物质质量的1.5％～5％。
优选的，所述猪粪有机肥发酵过程中发酵料的含水量为65％～70％。
优选的，所述重金属包括铜和/或锌。
本发明提供了一种削减猪粪有机肥中重金属含量的复合钝化剂，所述复合钝化剂的组分包括硫脲改性的花生壳生物炭、重金属钝化菌剂、蟹壳粉、生化黄腐殖酸和纳米碳黑，上述组分通过协同作用能够使堆肥发酵过程中与猪粪中的重金属离子发生吸附、络合、转化等作用，从而降低猪粪有机肥中重金属的迁移转化。结合说明书记载，堆肥发酵结束后，对照处理的猪粪中的Cu、Zn总量以及0.005mol/L DTPA提取的有效态Cu、Zn含量变化不大，而复合钝化剂的添加，可以明显降低猪粪堆肥中重金属Cu、Zn总量，降幅分别为19.8％～22.8％和23.3％～40.0％。
同时，本发明提供了一种削减猪粪有机肥中重金属含量的复合钝化剂还能有效降低猪粪有机肥的生物有效性，结合说明书记载，堆肥发酵结束后，对照处理的猪粪中生物有效性变化不大，而复合钝化剂的添加，可以明显降低猪粪堆肥的生物有效性，生物有效性分别下降了48.9％～56.3％、41.3％～58.6％，削减效果显著。此外，本发明提供的复合钝化剂的原料来源广泛，配方简单，将各组分按相应配比混合即可，应用时施入所述含有重金属的猪粪中即可，使用方便。
生物保藏信息
胶红酵母，Rhodotorula mucilaginosa，菌株编号：OP11，该菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏，保藏单位名称为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期为2017年1月6日，保藏编号为CGMCCNo.13540。
附图说明
图1为实施例1中堆肥前后猪粪中重金属Cu、Zn含量；
图2为实施例1中堆肥前后猪粪中重金属Cu、Zn生物有效性；
图3为实施例2中堆肥前后猪粪中重金属Cu、Zn含量；
图4为实施例2中堆肥前后猪粪中重金属Cu、Zn生物有效性。
具体实施方式
本发明提供了一种削减猪粪有机肥中重金属含量的复合钝化剂，包括以下重量份的组分：硫脲改性的花生壳生物炭50～70份，重金属钝化菌剂30～50份，蟹壳粉20～30份，黄腐殖酸10～20份和纳米碳黑3～5份；
重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有2.25×107～2.5×108CFU的胶红酵母OP11菌株；所述胶红酵母OP11菌株的保藏编号为CGMCC No.13540。
本发明提供了复合钝化剂包括硫脲改性的花生壳生物炭。按重量份计，硫脲改性的花生壳生物炭为50～70份，优选为55～65份，更优选为60份。
本发明中，所述硫脲改性的花生壳生物炭的制备方法，优选包括以下步骤：
A、将花生壳烘干、粉碎，过筛，得到花生壳粉；
B、将所述步骤B中得到的花生壳粉在550～600℃条件下无氧热解3～4h；
C、将热解后的花生壳粉研磨过筛，向得到花生壳细粉中加入1～2mol/L的硫脲溶液，浸渍2～3h后，置于100～120℃条件下固化1～2h；所述花生壳细粉的质量和硫脲溶液的体积比1mg:5～8ml；
D、将固化后的产物进行水洗至中性，得到硫脲改性的花生壳生物质炭。
本发明将花生壳烘干、粉碎，过筛，得到花生壳粉。
本发明中，所述烘干的温度优选为60～80℃，更优选为70℃。所述烘干的时间优选为30～100min，更优选为50～70℃。所述花生壳烘干之前优选进行清洗。本发明对所述清洗的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的清洗方法即可。
本发明对所述粉碎的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的粉碎方式即可。所述粉碎的粒径优选为15～30目，更优选为20目。本发明对所述过筛的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的过筛方式即可。过筛后收集筛下粉末得到花生壳粉。所述筛孔的粒径优选为15～30目，更优选为20目。
得到花生粉末后，本发明将所述花生壳粉在550～600℃无氧热解3～4h。
本发明中，热解的温度优选为580℃。所述热解的时间优选为3.5h。所述热解用仪器没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的热解方式即可。本发明实施例中，所述热解的仪器为马弗炉。
花生粉末热解后，本发明向热解后的花生壳粉研磨过筛，得到花生壳细粉中加入1～2mol/L的硫脲溶液，浸渍2～3h后，置于100～120℃条件下固化1～2h；所述花生壳细粉的质量和硫脲溶液的体积比1mg:5～8ml。
本发明中，所述研磨过筛的孔径优选为50～70目，更优选为60目。
本发明中，硫脲溶液的摩尔浓度更优选为1.5mol/L。所述花生壳细粉的质量和硫脲溶液的体积比更优选1mg:6ml。浸渍的时间优选为2.5h。本发明中，所述固化的温度更优选为110℃。所述固化的时间更优选为1.5h。所述固化的目的是强化改性效果。
固化后，本发明将固化后的产物进行水洗至中性，得到硫脲改性的花生壳生物质炭。
本发明中，所述硫脲改性的花生壳生物质炭的3.67m2/g，总孔隙度为8.97％，平均孔径为25.1nm。。所述硫脲改性的花生壳生物质炭具有较大孔隙度和比表面积，表面基团能够和重金属离子发生配位和离子交换反应，对重金属具有很强的吸附性能，降低堆肥中重金属可交换态含量，因而降低重金属的生物有效性。所述表面基团为-C＝C-、-C以C-和-OH等官能团。
本发明提供的复合钝化剂包括重金属钝化菌剂。按重量份计，重金属钝化菌剂为重金属钝化菌剂为30～50份，更优选为40份。所述重金属钝化菌剂包括辅料和活菌。所述重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有2.25×107～2.5×108个CFU的胶红酵母OP11，更优选为每100mg辅料中优选含有5×107～1×108个CFU的胶红酵母OP11菌株，最优选为每100mg辅料中优选含有0.8×108个CFU的胶红酵母OP11菌株；所述胶红酵母OP11的保藏编号为CGMCCNo.13540。
本发明中，所述辅料优选为麸皮、药渣和米糠中的一种或几种。所述药渣优选为当归、熟地、川芎、白芍按照质量比为3：4：2：3的比例混合，将得到的混合物经水煎得到的药渣沉淀。所述水煎的时间优选为1～3h，更优选为2h。水煎前优选对中药进行预处理。所述预处理包括依次清洗、烘干、粉碎操作。过筛的粒径为10～20目。本发明对所述预处理的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的预处理方式即可。所述麸皮的粒径优选为20～80目，更优选为50目。药渣的重量是水煎过滤后干燥的质量。
本发明中，当辅料为两种时，优选为麸皮和药渣。所述麸皮和药渣的质量比优选为1～2:1～2，更优选为1:1.5。所述辅料为麸皮、药渣和米糠时，所述麸皮、药渣和米糠的质量比优选为4～7：3～6：2～5，更优选为5：4：3。
本发明中，重金属钝化菌剂对铜、锌等重金属具有良好的耐受性和吸附性。重金属钝化菌剂对堆肥中多种重金属有较好吸附效果，能将猪粪中的重金属转变为低毒或无毒的形态。
本发明中，重金属钝化菌剂的制备方法是将辅料与所述胶红酵母OP11菌株混合即可。
本发明提供的复合钝化剂包括蟹壳粉。按重量份计，所述蟹壳粉优选为20～30份，更优选为25份。所述蟹壳粉的粒径优选为40～80目，更优选为60目。本发明对所述蟹壳粉的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的蟹壳粉即可。本发明实施例中，所述蟹壳粉购自青岛普尼尔生物环保科技有限公司。蟹壳粉作为廉价易得的固体废弃物，蟹壳粉内部为多孔结构，比表面积大，具有作为重金属吸附剂的优良结构；此外，它主要由碳酸钙、有机物甲壳素、蛋白质等组成，这些特点使其对重金属具有很强的吸附性能，从而降低猪粪中重金属的生物有效性。
本发明提供的复合钝化剂包括黄腐殖酸。按重量份计，所述黄腐殖酸优选为10～20份，更优选为15份。所述黄腐殖酸的粒径优选为50～200目，更优选为100目。本发明对所述黄腐殖酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的黄腐殖酸即可。本发明实施例中，所述黄腐殖酸购自青岛普尼尔生物环保科技有限公司。黄腐殖酸中含有羧基、醇羟基、酚羟基、甲氧基、醛、酮、醚等多种功能基，具有很高的反应活性，能与猪粪中的重金属离子发生吸附、络合等作用，所形成的有机-重金属络合物及吸附物可以降低重金属的迁移转化和生物有效性。
本发明提供的复合钝化剂包括纳米碳黑。按重量份计，所述纳米碳黑优选为3～5份，更优选为4份。所述纳米碳黑的粒径优选为10～30nm，更优选为20nm。本发明对所述纳米碳黑的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的纳米碳黑即可。本发明实施例中，所述纳米碳黑购自上海飞艳实业发展有限公司。纳米碳黑具有巨大的比表面积、高反应活性和强吸附特性，能够有效吸附和钝化猪粪中的重金属。
本发明中，所述复合钝化剂的制备方法，优选包括以下步骤：将硫脲改性的花生壳生物炭、重金属钝化菌剂、蟹壳粉、黄腐殖酸、纳米碳黑按照上述重量份混合即可。
本发明还提供了所述复合钝化剂在猪粪有机肥发酵过程中削减猪粪有机肥中重金属含量中的应用。
本发明中，所述复合钝化剂的添加质量优选为猪粪干物质质量的1.5％～5％。所述猪粪有机肥发酵过程中发酵料的含水量优选为65％～70％。所述重金属优选包括铜和/或锌。
下面结合实施例对本发明提供的一种削减猪粪有机肥中重金属含量的复合钝化剂和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1)硫脲改性的花生壳生物质炭的制备：将花生壳洗净，在70℃条件下烘干，粉碎，过20目筛，550℃无氧热解4h，研磨过50目筛，按照固液比1:5的添加量，加入2mol/L的硫脲溶液，浸渍3h后，置于电炉中以100℃固化2h。待样品冷却后，用蒸馏水反复冲洗直至滤出液呈中性，干燥后即得硫脲改性的花生壳生物质炭。
2)重金属钝化菌剂制备：将收集来的麸皮和药渣按照质量比1:1比例混合均匀作为混合辅料，所述药渣是将收集来的当归药渣、熟地药渣、川芎药渣、白芍药渣按照重量3：4：2：3的比例混合均匀得到，将得到的混合辅料烘干，粉碎，过10～20目筛，备用。调节上述混合辅料水分至60％，将菌液浓度约9×106个CFU/mL的胶红酵母OP11悬液，按照2.5％的接种量接入混合辅料中，充分混合搅拌，即得重金属钝化菌剂。所述的胶红酵母OP11，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏日期：2017年1月6日，保藏编号为CGMCCNo.13540。
3)混合：取70kg硫脲改性的花生壳生物质炭、30kg重金属钝化菌剂、30kg蟹壳粉，20kg生化黄腐殖酸和3重量份纳米黑炭，充分搅拌至混合均匀，制得复合钝化剂。
得到制备完成的复合钝化剂后，在削减猪粪堆肥中重金属含量的上的应用，按以下步骤进行。
供试猪粪采自山东省平度市某养猪场。将猪粪与碳源物质，按照猪粪干物质量的2.5％加入上述复合钝化剂，充分混匀，调节水分至65％，然后按照0.25％的量加入发酵菌种，搅拌均匀，得到发酵料。其中，碳源物质为粒径不大于2cm的玉米秸秆。发酵料混合均匀后，即可按照猪粪堆肥技术操作规程(DB36/T 836-2015)进行常规堆肥。设置复合钝化剂施加量为0作为对照(即CK)，3次重复。
测定上述猪粪有机肥中Cu、Zn总含量和生物有效态。所述Cu、Zn总含量测定：过100目的堆肥发酵风干样经体积比为1:1的HNO3-HClO4混合酸消化后，根据具体重金属含量的要求稀释到一定倍数，用原子吸收光谱仪测定溶液中重金属含量。所述Cu、Zn生物有效性测定：提取液为0.005mol/L DTPA与0.1mol/LTEA及0.01mol/L CaCl2混合液，调节pH为7.3。堆肥样品按照固液体积比为1:5加入提取液，在150rpm转速下振荡浸提2h，过滤后用原子吸收光谱仪测定溶液中重金属含量。
Cu、Zn总含量和生物有效态的含量见图1和图2。
经检测表明，堆肥结束后，对照处理的猪粪中的Cu、Zn总量以及0.005mol/LDTPA提取的有效态Cu、Zn含量变化不大，而复合钝化剂的添加，可以明显降低猪粪堆肥中重金属Cu、Zn总量及其生物有效性，降幅分别为22.8％、40.0％和56.3％、58.6％。
实施例2
一种削减猪粪堆肥中重金属含量的复合钝化剂，以重量份计，包括以下组份：硫脲改性的花生壳生物炭50kg，重金属钝化菌剂50kg，蟹壳粉20kg，生化黄腐殖酸10kg，纳米碳黑5kg。
根据复合钝化剂配方，按以下步骤进行猪粪堆肥中重金属含量的复合钝化剂的制备：
1)硫脲改性的花生壳生物质炭的制备：将花生壳洗净，在70℃条件下烘干，粉碎，过20目筛，600℃无氧热解3h，研磨过50目筛，按照固液比1:8的添加量，加入1mol/L的硫脲溶液，浸渍2h后，置于电炉中以120℃固化1h。待样品冷却后，用蒸馏水反复冲洗直至滤出液呈中性，干燥后即得硫脲改性的花生壳生物质炭。
2)重金属钝化菌剂制备：将收集来的将收集来的药渣，具体是将当归药渣、熟地药渣、川芎药渣、白芍药渣按照重量3：4：2：3的比例混合均匀，烘干，粉碎，过10～20目筛，备用。调节上述辅料水分至70％，将菌液浓度约1×108个CFU/mL的胶红酵母OP11悬液，按照2.5％的接种量接入药渣，充分混合搅拌，即得重金属钝化菌剂。所述的胶红酵母OP11，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏日期：2017年1月6日，保藏编号为CGMCCNo.13540。
3)混合：取50kg硫脲改性的花生壳生物质炭、50kg重金属钝化菌剂、20kg蟹壳粉，20kg生化黄腐殖酸和5kg纳米黑炭，充分搅拌至混合均匀，制得复合钝化剂。
复合钝化剂制备完成后，在削减猪粪堆肥中重金属含量的上的应用，按以下步骤进行：
供试猪粪采自山东省莱州市某养猪场。将猪粪与碳源物质，按照猪粪干物质量的1.5％加入上述复合钝化剂，充分混匀，调节水分至70％，然后按照0.5％的量加入发酵菌种，搅拌均匀，得到发酵料。其中，碳源物质为粒径不大于2cm的玉米秸秆。发酵料混合均匀后，即可按照猪粪堆肥技术操作规程(DB36/T 836-2015)进行常规堆肥。设置复合钝化剂施加量为0作为对照(即CK)，3次重复。Cu、Zn总含量和生物有效态含量测定方法同实施例1。
Cu、Zn总含量和生物有效态含量见见图3和图4。
经检测表明，堆肥结束后，对照处理的猪粪中的Cu、Zn总量以及0.11MHAc提取的有效态Cu、Zn含量变化不大，而复合钝化剂的添加，可以明显降低猪粪堆肥中重金属Cu、Zn总量及其生物有效性，降幅分别为19.8％、23.3％、48.9％、41.3％。
由上述实施例可知，本发明所述的一种削减猪粪堆肥中重金属含量的复合钝化剂能有效钝化猪粪堆肥中的Cu、Zn的含量及重金属的生物有效性，使猪粪堆肥中重金属Cu、Zn总量分别下降了19.8％～22.8％、和23.3％～40.0％，生物有效性分别下降了48.9％～56.3％、41.3％～58.6％，削减效果显著。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种削减猪粪有机肥中重金属含量用复合钝化剂，包括以下重量份的组分：硫脲改性的花生壳生物炭50～70份，重金属钝化菌剂30～50份，蟹壳粉20～30份，黄腐殖酸10～20份和纳米碳黑3～5份；
所述重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有2.25×107～2.5×108CFU的胶红酵母OP11菌株；所述胶红酵母OP11菌株的保藏编号为CGMCC No.13540。
2.根据权利要求1所述的复合钝化剂，其特征在于，所述重金属钝化菌剂为每100mg辅料中含有5×107～1×108CFU的胶红酵母OP11菌株。
3.根据权利要求1或2所述的复合钝化剂，其特征在于，所述辅料为麸皮、药渣和米糠中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的复合钝化剂，其特征在于，所述药渣为当归、熟地、川芎和白芍按照3：4：2：3的质量比混合，得到的混合物经水煎得到的药渣沉淀。
5.根据权利要求1所述的复合钝化剂，其特征在于，所述硫脲改性的花生壳生物炭的制备方法，包括以下步骤：
A、将花生壳烘干、粉碎和过筛，得到花生壳粉；
B、将所述步骤A中得到的花生壳粉在550～600℃条件下无氧热解3～4h，得到热解的花生壳炭粉；
C、将所述步骤B中得到的热解的花生壳炭粉研磨过筛，采用1～2mol/L的硫脲溶液对所述研磨过筛得到花生壳细炭粉浸渍2～3h，将所述浸渍后的物料置于100～120℃条件下固化1～2h；所述花生壳细炭粉的质量和硫脲溶液的体积比为1mg:5～8ml；
D、将所述固化后的产物水洗至中性，得到硫脲改性的花生壳生物质炭。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的复合钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：硫脲改性的花生壳生物炭60份，重金属钝化菌剂40份，蟹壳粉25份，黄腐殖酸15份和纳米碳黑4份。
7.权利要求1～6任意一项所述复合钝化剂在猪粪有机肥发酵过程中削减猪粪有机肥中重金属含量中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述复合钝化剂的添加质量为猪粪干物质质量的1.5％～5％。
9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述猪粪有机肥发酵过程中发酵料的含水量为65％～70％。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述重金属包括铜和/或锌。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108033814A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108034596A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-05-15 | 青岛农业大学 | 一株胶红酵母菌株、花生降镉剂及其应用 |
| US11124461B2 (en) | 2019-07-04 | 2021-09-21 | Incitec Pivot Limited | Fertilizer |
| CN115259952A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-01 | 浙江大学山东(临沂)现代农业研究院 | 一种生物碳基土壤改良剂及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106278767A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 杨文霞 | 一种可改善土壤中重金属污染的有机生物肥料 |
| CN106350075A (zh) * | 2016-08-28 | 2017-01-25 | 何晓东 | 一种具有消毒作用的土壤改良剂及其制备方法 |
| CN106734129A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 胡自田 | 一种硫化改性玉米秸秆土壤修复调理剂及其制备方法 |
| CN107090413A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-08-25 | 青岛农业大学 | 草甘膦降解菌及其在处理重金属‑草甘膦复合污染中应用 |
-
2017
- 2017-12-29 CN CN201711481807.1A patent/CN108033814A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106278767A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 杨文霞 | 一种可改善土壤中重金属污染的有机生物肥料 |
| CN106350075A (zh) * | 2016-08-28 | 2017-01-25 | 何晓东 | 一种具有消毒作用的土壤改良剂及其制备方法 |
| CN106734129A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 胡自田 | 一种硫化改性玉米秸秆土壤修复调理剂及其制备方法 |
| CN107090413A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-08-25 | 青岛农业大学 | 草甘膦降解菌及其在处理重金属‑草甘膦复合污染中应用 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 候月卿等: "生物炭和腐植酸类对猪粪堆肥重金属的钝化效果", 《农业工程学报》 * |
| 张雪彦等: "重金属离子吸附材料的研究进展", 《生物质化学工程》 * |
| 李永祺等: "《海洋恢复生态学》", 31 March 2016, 中国海洋大学出版社 * |
| 王敬国: "《生物地球化学 物质循环与土壤过程》", 31 March 2017, 中国农业大学出版社 * |
| 鞠美庭等: "《生物质固废资源化技术手册》", 31 March 2014, 天津大学出版社 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108034596A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-05-15 | 青岛农业大学 | 一株胶红酵母菌株、花生降镉剂及其应用 |
| CN108034596B (zh) * | 2018-01-30 | 2019-06-04 | 青岛农业大学 | 一株胶红酵母菌株、花生降镉剂及其应用 |
| US11124461B2 (en) | 2019-07-04 | 2021-09-21 | Incitec Pivot Limited | Fertilizer |
| US11691929B2 (en) | 2019-07-04 | 2023-07-04 | Incitec Fertilizers Pty Limited | Fertiliser |
| CN115259952A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-01 | 浙江大学山东(临沂)现代农业研究院 | 一种生物碳基土壤改良剂及其制备方法 |
| CN115259952B (zh) * | 2022-08-24 | 2023-07-25 | 浙江大学山东(临沂)现代农业研究院 | 一种生物碳基土壤改良剂及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Han Xianjie Inventor after: Song Ningning Inventor after: Wang Fangli Inventor before: Song Ningning Inventor before: Han Xianjie Inventor before: Wang Fangli Inventor before: Wang Kairong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180515 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |