CN108219798A - 一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法及其应用 - Google Patents

一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将200‑300目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，制备改性粉煤灰；S2.制备凝胶粉末；S3.称取火烧塘泥15‑30份、泥炭苔10‑30份、赤泥3‑10份、海泡石10‑30份、活性白土15‑25份、酱油渣8‑18份、干燥豆腐渣5‑20份、改性粉煤灰20‑40份，混合均匀得到混合物A；S4.将S2制备的凝胶粉末，加入100‑200倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。本发明的土壤修复剂，能够快速、有效、环保不产生次生危害改善重金属土壤。

Description

一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法及其 应用
技术领域
本发明涉及土壤修复领域，具体涉及一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法。
背景技术
土壤是地球生态系统的重要组成部分，在地球，演化漫长的历史过程中，与大气、水、生物系统形成了宏观的相对平衡的体系。随着工业的发展大量的废水废气和固废排向环境造成了环境污染其中包括土壤污染。土壤污染物主要来自污染的大气沉降、废水和污水灌溉工业废渣和城市垃圾，以及农药施用等。人为源大气污染物主要来自化石燃料燃烧、工业废气和机动车尾气，其中对土壤产生不良影响的重要污染物有SO2、NOx、重金属POPs、农药、石油等。废气、废水工业固废和城市垃圾排放以及农、药施用造成土壤重金属土地污染，尤其是重金属。污染已经成为危害我国土壤环境质量和粮食安全的主要问题。重金属具有积累性、难降解性等特点。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，能够快速、有效、环保不产生次生危害改善重金属土壤。
技术方案：一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将200-300目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为40-80℃下搅拌1-8 h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入55-70℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中10-20h；在二次水中浸泡10-20h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥15-30份、泥炭苔10-30份、赤泥3-10份、海泡石10-30份、活性白土15-25份、酱油渣8-18份、干燥豆腐渣5-20份、改性粉煤灰20-40份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入100-200倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
进一步的，所述S1中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为1-5wt%，蛭石粉的含量为2-8wt%。
进一步的，所述S2中依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为30min-60min。
进一步的，所述S3中火烧塘泥18-25份、泥炭苔15-25份、赤泥5-9份、海泡石18-26份、活性白土18-22份、酱油渣10-15份、干燥豆腐渣10-16份、改性粉煤灰28-35份。
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的应用，将权利要求1制备的土壤修复剂应用于含金属离子的土壤中。
有益效果：本发明的具有以下优点：
1、以溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉复合改性粉煤灰的土壤改良剂对重金属离子具有吸附和固定作用，可有效降低被作物吸附的金属的有效浓度，阻止了金属离子从土壤向作物的迁移，减弱了重金属对作物的毒害；
2、水凝胶具有一定的孔隙结构和吸附能力，不仅可以吸附土壤中的金属离子，还可显著改良土壤的保水保肥能力；
3. 将火烧塘泥、泥炭苔、赤泥、海泡石、活性白土、酱油渣和干燥豆腐渣混合，使得土壤结构疏松，加入土壤可明显减小土壤容重，增加土壤孔隙，有利于植物根系的生长和土壤中微生物的生长。
具体实施方式
实施例1
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将200目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为40℃下搅拌8 h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为1wt%，蛭石粉的含量为8wt%；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65 ℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入55℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中10h；在二次水中浸泡20h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为30min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥15份、泥炭苔30份、赤泥3份、海泡石30份、活性白土15份、酱油渣18份、干燥豆腐渣5份、改性粉煤灰40份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入100倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
实施例2
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将300目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为80℃下搅拌1h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为5wt%，蛭石粉的含量为2wt%；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65 ℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入70℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中20h；在二次水中浸泡10h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为60min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥30份、泥炭苔10份、赤泥10份、海泡石10份、活性白土25份、酱油渣8份、干燥豆腐渣20份、改性粉煤灰20份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入200倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
实施例3
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将220目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为50℃下搅拌3 h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为2wt%，蛭石粉的含量为7wt%；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入60℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中12h；在二次水中浸泡15h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为40min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥18份、泥炭苔25份、赤泥5份、海泡石26份、活性白土18份、酱油渣15份、干燥豆腐渣10份、改性粉煤灰35份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入130倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
实施例4
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将270目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为70℃下搅拌6h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为4wt%，蛭石粉的含量为3wt%；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入65℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中17h；在二次水中浸泡16h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为50min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥25份、泥炭苔15份、赤泥9份、海泡石18份、活性白土22份、酱油渣10份、干燥豆腐渣16份、改性粉煤灰28份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入180倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
实施例5
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将250目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为60℃下搅拌4h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为3wt%，蛭石粉的含量为5wt%；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入65℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中15h；在二次水中浸泡15h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为45min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥22份、泥炭苔20份、赤泥7份、海泡石22份、活性白土20份、酱油渣12份、干燥豆腐渣13份、改性粉煤灰32份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入160倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
对比例1
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65 ℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入55℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中10h；在二次水中浸泡20h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为30min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S2. 称取火烧塘泥15份、泥炭苔30份、赤泥3份、海泡石30份、活性白土15份、酱油渣18份、干燥豆腐渣5份、200目粉煤灰40份，混合均匀得到混合物A；
S3. 将S1制备的凝胶粉末，加入100倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
对比例2
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将300目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为80℃下搅拌1h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为5wt%，蛭石粉的含量为2wt%；
S2. 称取火烧塘泥30份、泥炭苔10份、赤泥10份、海泡石10份、活性白土25份、酱油渣8份、干燥豆腐渣20份、改性粉煤灰20份，混合均匀即可。
对比例3
一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将220目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为50℃下搅拌3 h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰，其中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为2wt%，蛭石粉的含量为7wt%；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入60℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中12h；在二次水中浸泡15h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用，其中，依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为40min，，其中，二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛在尿素溶液中的浓度为0.78mol/L、2mol/L、1.35mol/L、0.55mol/L和0.46mol/L；
S3. 称取火烧塘泥18份、赤泥5份、海泡石26份、活性白土18份、改性粉煤灰35份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入130倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
将混合料A与土壤搅拌中，3天后，再将凝胶溶液B加入土壤中，充分搅拌后，来测定本发明土壤改良剂对盐碱土壤改良效果，其中一亩土地施加15Kg的混合料A，施加50Kg的凝胶溶液B。
表1 本发明土壤改良剂的实施效果

Claims (5)

1.一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将200-300目粉煤灰，置于溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中，在温度为40-80℃下搅拌1-8 h 后过滤洗涤烘干，再经过105℃下活化即得改性粉煤灰；
S2. 取禽体羽毛粗粉溶解于尿素溶液中，在无氧环境下，在65 ℃恒温水浴下搅拌30min使其充分分散，然后依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、戊二醛，搅拌均匀，再放入55-70℃的水浴锅中，静置6 h得到水凝胶，然后将制备的水凝胶置于乙醇中10-20h；在二次水中浸泡10-20h，最后进行冷冻干燥，粉碎得到凝胶粉末备用；
S3. 称取火烧塘泥15-30份、泥炭苔10-30份、赤泥3-10份、海泡石10-30份、活性白土15-25份、酱油渣8-18份、干燥豆腐渣5-20份、改性粉煤灰20-40份，混合均匀得到混合物A；
S4. 将S2制备的凝胶粉末，加入100-200倍重量份的水中溶胀，得到凝胶溶液B。
2.根据权利要求1所述的一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述S1中溴化十六烷基三甲胺和蛭石粉混合溶液中由溴化十六烷基三甲胺的含量为1-5wt%，蛭石粉的含量为2-8wt%。
3.根据权利要求1所述的一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述S2中依次加入二硫苏糖醇、甲基丙烯酸-羟乙酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和戊二醛的间隔时间为30min-60min。
4.根据权利要求1所述的一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述S3中火烧塘泥18-25份、泥炭苔15-25份、赤泥5-9份、海泡石18-26份、活性白土18-22份、酱油渣10-15份、干燥豆腐渣10-16份、改性粉煤灰28-35份。
5.一种环保可降解吸附金属离子的土壤修复剂的应用，其特征在于：将权利要求1制备的土壤修复剂应用于含金属离子的土壤中。
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