CN108441229A - 一种土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种土壤改良剂及其制备方法，该土壤改良剂由以下组分组成：三级石灰、三聚氰胺、硫酸亚铁、硫酸铵、腐殖酸、醋酸和粉煤灰；以粉煤灰为载体，利用其多孔和比表面积大的结构特点，通过石灰改性并负载硫酸亚铁、醋酸和腐殖酸制备成，使该土壤改良剂具有很好的保水作用，能吸附土壤中的重金属，提供更好的微生物繁殖场所，减少土壤的水分蒸发，改善土壤的酸性，从而提高土壤肥力。

Description

一种土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着农业生产活动和使用过量的化学肥料等人为因素，使土壤结构受到了破坏。提高化肥的利用率，减少化肥的用量，改良耕地的土壤结构，防止耕地沙漠化，保护我们人类赖以生存的地球环境，是摆在我们当代人面前的重要课题。

炉渣、燃灰、粉煤灰、钢渣等工业废弃物每年都有大量产生，对环境是很大的污染。把工业废弃物经过改性、无害化处理，制成农业生产所需的材料，在解决环境污染的同时为农业生产提供新手段，是我们追求。

迄今为止市场上提供的无机土壤改良剂多是各种化学品，主要用以改善、改良土壤的酸碱度，或用以增加土壤的微量元素含量。

发明专利CN200510078219.4，土壤改良剂及其制造方法和使用方法，是以多孔质无机物为主原料，按重量百分比加入赋型剂15.5％至30％，加入活化剂4.8％至15％，经造粒得到一种具有多孔状结构的遇水不崩解的粒状、球状或柱状的土壤改良剂。单独施用它，可以改良土壤理化性状；可将各种无机、有机肥料与之混合、复合、被覆后施用；可作载体生产微生物土壤改良剂；可与有机物混合发酵生产有机肥料。

发明专利CN201310632553.4，一种用于粘土改良的复合基质及粘性土壤的改良方法，所述复合基质包括混合土壤和木醋液稀释剂，其中，所述的混合土壤包括体积比为0.5～3:4～6:13～15的园林废弃物堆肥产品、粉煤灰与原土壤，所述的木醋液稀释剂为用水稀释100～800倍的木醋液稀释溶液。通过本发明用于粘土改良的复合基质及粘性土壤的改良方法，改善了粘性土壤的物理化学性质，从而促进了植物的正常生长。本发明还提供了一条解决城市工业固体废弃物以及城市园林有机废弃物的路子，减少了城市垃圾对周边生态环境带来的影响。真正实现了城市废弃物无害化、资源化，使其物尽其用，变废为宝，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

现有技术中，利用固体废弃物制备的土壤改良剂功能单一，使用范围受到很大限制，同时还会产生其他的污染，不利于我国经济发展。

发明内容

针对现有技术制备的土壤改良剂存在的不足，本发明提供一种土壤改良剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种土壤改良剂，由以下重量份数比物质制备而成：三级石灰100~150份、粉煤灰150~200份、三聚氰胺10~20份、硫酸亚铁10~20份、硫酸铵50~80份、腐殖酸40~60份、甲醛18~24份、醋酸30~60份。

优选的，所述硫酸亚铁与粉煤灰投入量比为1：（10~20）。

优选的，所述粉煤灰过150~200目筛后，于550℃下活化处理2h得到。

亚铁离子不仅能激活粉煤灰表面官能团的活性，同时能提高粉煤灰对磷的吸附作用，高浓度的亚铁离子会对粉煤灰表面官能团有毒害作用，反而不利于粉煤灰的作用效果，经实验人员确定，硫酸亚铁与150~200目粉煤灰投入量为1：10~20时，粉煤灰能发挥最好的作用。

优选的，所述硫酸亚铁与腐殖酸浓度比为3~5。

优选的，所述腐殖酸浓度为3~10mg/L。

优选的，所述硫酸亚铁浓度为15~45mg/L。

较低浓度的腐殖酸会和部分新生态三价铁形成络合物，催化亚铁氧化，从而加快溶液中新生态三价铁的生成，提高了磷的去除率，而高浓度的腐殖酸会和磷酸根竞争三价铁，生成大量络合物，降低了溶液中可利用的三价铁数量，降低了磷的去除率。

本发明还提供如上所述的土壤改良剂的制备方法，由以下步骤制备而得：

（1）按重量份数比，取三级石灰100~150份，粉碎成粉，然后与150~200份粉煤灰混合均匀，加入2~3倍量的水和10~20份硫酸亚铁进行反应3~5h，冷却至室温后得到混合液A；

（2）室温电磁搅拌下，将10~20份三聚氰胺加入到18~24份甲醛溶液中，形成均匀分散的乳状溶液，然后加入混合液A至pH为8~9，温度升至80~85℃，直至溶液澄清透明，保温20~30min，将此复合物放入鼓风干燥箱内在60℃下干燥直至样品完全固化，然后研磨成粉，得到固体物；

（3）将固体物在箱式气氛炉中，以5℃/min，氮气流速120ml/min条件下升温至180℃进行碳化2~3h，得到碳化粉末；

（4）按重量份数比，取碳化粉末40~70份，与醋酸30~60份在60~80℃水浴加热下混合反应2~3h，得到混合液B；

（5）按重量份数比，取50~80份硫酸铵溶于2~3倍量水中，然后加入20~60份腐殖酸，室温下混合反应2~4h，得到混合液C；

（6）按重量份数比，取上述所得混合液B 75~85份和混合液C 15~25份进行混合，于60~80℃下搅拌反应2~3h，然后加热浓缩至水分含量为30~40%，得到土壤改良剂。

作为本发明的进一步改进，所述土壤改良剂还可以制备成固体，具体方法为：步骤（5）于60~80℃下搅拌发应2~3h后，继续加热烘干水分，然后于200~260℃下进行煅烧3~5h，将所得固体充分研磨过100目筛，得到固体土壤改良剂。

粉煤灰主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙和氧化铁等，具有比表面积大及多孔的特点，具有很好的吸附能力，通过石灰溶于水产生的热量和碱物质对粉煤灰进行改性，能提高粉煤灰表面官能团含量，提高其吸附能力和活性，更有利于微生物在其便面生长繁殖，多孔结构提供更多的溶解氧和繁殖空间。

醋酸结合石灰中的钙离子能生成乙酸钙，提高土壤微生物的营养物质含量；

低浓度腐殖酸能促进亚铁离子除磷能力，进一步提高了本发明土壤改良剂的功能性；硫酸铵不仅能降低物质表面的排斥力，使腐殖酸和亚铁离子有效接触促进对磷的去除能力，同时硫酸铵能提高粉煤灰中铝离子的活性，提高其吸附能力，从而提高低重金属离子的吸附；

为使本发明的土壤改良剂表现出碱性质，具有更高的催化活性，减小催化剂中毒的可能性，必须除掉表面吸附的水和氨气，在高温煅烧的过程中，只要达到一定的煅烧温度和时间煅烧时间，均能达到此要求，反而过长的煅烧时间可能容易引起催化剂聚粉体的板结，以及晶体晶格的畸变导致催化剂的催化活性下降，因此结合研究院的实验结果，将煅烧时间确定在3~5h比较合适。

本发明的有益效果：

1、本发明的土壤改良剂能有效改善酸性土壤的酸值，减少土壤水分蒸发；

2、本发明的土壤改良剂能提高土壤微生物繁殖量，改善土壤板结程度，提高土壤肥力；

3、本发明的土壤改良剂成本低，不会产生副污染，具有很好的效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种土壤改良剂，由以下重量份数比物质制备而成：三级石灰100份、粉煤灰150份、三聚氰胺10份、硫酸亚铁15份、硫酸铵50份、腐殖酸10份、甲醛18份，醋酸60份。

所述硫酸亚铁与腐殖酸浓度比为3；所述硫酸亚铁与粉煤灰投入量比为1：10；所述腐殖酸浓度为10mg/L；所述硫酸亚铁浓度为30mg/L；所述粉煤灰过150目筛后，于550℃下活化处理2h得到。

所述土壤改良剂的制备方法，由以下步骤制备而得：

（1）按重量份数比，取三级石灰100份，粉碎成粉，然后与150份粉煤灰混合均匀，加入2倍量的水和15份硫酸亚铁进行反应3h，冷却至室温后得到混合液A；

（2）室温电磁搅拌下，将10份三聚氰胺加入到18份甲醛溶液中，形成均匀分散的乳状溶液，然后加入混合液A至pH为8，温度升至80℃，直至溶液澄清透明，保温20min，将此复合物放入鼓风干燥箱内在60℃下干燥直至样品完全固化，然后研磨成粉，得到固体物；

（3）将固体物在箱式气氛炉中，以5℃/min，氮气流速120ml/min条件下升温至180℃进行碳化2h，得到碳化粉末；

（4）按重量份数比，取碳化粉末40份，与醋酸60份在60℃水浴加热下混合反应2h，得到混合液B；

（5）按重量份数比，取50份硫酸铵溶于2倍量水中，然后加入10份腐殖酸，室温下混合反应2h，得到混合液C；

（6）按重量份数比，取上述所得混合液B 85份和混合液C 15份进行混合，于60℃下搅拌反应2h，然后加热浓缩至水分含量为30%，得到土壤改良剂。

实施例2

一种土壤改良剂，由以下重量份数比物质制备而成：三级石灰150份、粉煤灰200份、三聚氰胺20份、硫酸亚铁10份、硫酸铵80份、腐殖酸50份、甲醛24份，醋酸30份。

所述硫酸亚铁与腐殖酸浓度比为5；所述硫酸亚铁与粉煤灰投入量比为1：20；所述腐殖酸浓度为3mg/L；所述硫酸亚铁浓度为15mg/L；所述粉煤灰过200目筛后，于550℃下活化处理2h得到。

所述土壤改良剂的制备方法，由以下步骤制备而得：

（1）按重量份数比，取三级石灰150份，粉碎成粉，然后与200份粉煤灰混合均匀，加入3倍量的水和10份硫酸亚铁进行反应5h，冷却至室温后得到混合液A；

（2）室温电磁搅拌下，将20份三聚氰胺加入到24份甲醛溶液中，形成均匀分散的乳状溶液，然后加入混合液A至pH为9，温度升至85℃，直至溶液澄清透明，保温30min，将此复合物放入鼓风干燥箱内在60℃下干燥直至样品完全固化，然后研磨成粉，得到固体物；

（3）将固体物在箱式气氛炉中，以5℃/min，氮气流速120ml/min条件下升温至180℃进行碳化3h，得到碳化粉末；

（4）按重量份数比，取碳化粉末70份，与醋酸30份在60~80℃水浴加热下混合反应3h，得到混合液B；

（5）按重量份数比，取80份硫酸铵溶于3倍量水中，然后加入50份腐殖酸，室温下混合反应4h，得到混合液C；

（6）按重量份数比，取上述所得混合液B 75份和混合液C 25份进行混合，于80℃下搅拌反应3h，然后继续加热烘干多余水分，于260℃下进行煅烧5h，将所得固体充分研磨过100目筛，得到土壤改良剂。

实施例3

一种土壤改良剂，由以下重量份数比物质制备而成：三级石灰125份、粉煤灰200份、三聚氰胺15份、硫酸亚铁20份、硫酸铵60份、腐殖酸25份、甲醛20份，醋酸40份。

所述硫酸亚铁与腐殖酸浓度比为4；所述硫酸亚铁与粉煤灰投入量比为1：10；所述腐殖酸浓度为10mg/L；所述硫酸亚铁浓度为40mg/L；所述粉煤灰过200目筛后，于550℃下活化处理2h得到。

所述土壤改良剂的制备方法，由以下步骤制备而得：

（1）按重量份数比，取三级石灰125份，粉碎成粉，然后与200份粉煤灰混合均匀，加入3倍量的水和15份硫酸亚铁进行反应5h，冷却至室温后得到混合液A；

（2）室温电磁搅拌下，将15份三聚氰胺加入到20份甲醛溶液中，形成均匀分散的乳状溶液，然后加入混合液A至pH为9，温度升至82℃，直至溶液澄清透明，保温25min，将此复合物放入鼓风干燥箱内在60℃下干燥直至样品完全固化，然后研磨成粉，得到固体物；

（3）将固体物在箱式气氛炉中，以5℃/min，氮气流速120ml/min条件下升温至180℃进行碳化3h，得到碳化粉末；

（4）按重量份数比，取60份硫酸铵溶于2倍量水中，然后加入25份腐殖酸，室温下混合反应3h，得到混合液B；

（4）按重量份数比，取碳化粉末60份，与醋酸40份在70℃水浴加热下混合反应2h，得到混合液C；

（6）按重量份数比，取上述所得混合液B 80份和混合液C 20份进行混合，于70℃下搅拌反应3h，然后加热浓缩至水分含量为40%，得到土壤改良剂。

应用例1

应用实施例1~3制备的土壤改良剂与复合肥（N、P、K≥44%）分别进行加工用番茄栽培比较实验，其结果如下表：

应用例2

用实施例1~3制备的土壤改良剂与复合肥（N、P、K≥44%）分别进行棉花栽培比较试验，每亩施用量是按照同样成本进行试验设计的，其结果如下表：

用实施例1~3制备的土壤改良剂进行土壤微生物繁殖试验结果如下表：

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种土壤改良剂，其特征在于，由以下重量份数比物质制备而成：三级石灰100~150份、粉煤灰150~200份、三聚氰胺10~20份、硫酸亚铁10~20份、硫酸铵50~80份、腐殖酸40~60份、甲醛18~24份、醋酸30~60份。

2.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述硫酸亚铁与腐殖酸浓度比为3~5。

3.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述硫酸亚铁与粉煤灰投入量比为1：（10~20）。

4.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述腐殖酸浓度为3~10mg/L。

5.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述硫酸亚铁浓度为15~45mg/L。

6.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述粉煤灰过150~200目筛后，于550℃下活化处理2h得到。

7.一种由权利要求1~5任一所述土壤改良剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而得：

（1）按重量份数比，取三级石灰100~150份，粉碎成粉，然后与150~200份粉煤灰混合均匀，加入2~3倍量的水和10~20份硫酸亚铁进行反应3~5h，冷却至室温后得到混合液A；

（2）室温电磁搅拌下，将10~20份三聚氰胺加入到18~24份甲醛溶液中，形成均匀分散的乳状溶液，然后加入混合液A至pH为8~9，温度升至80~85℃，直至溶液澄清透明，保温20~30min，将此复合物放入鼓风干燥箱内在60℃下干燥直至样品完全固化，然后研磨成粉，得到固体物；

（3）将固体物在箱式气氛炉中，以5℃/min，氮气流速120ml/min条件下升温至180℃进行碳化2~3h，得到碳化粉末；

（4）按重量份数比，取碳化粉末40~70份，与醋酸30~60份在60~80℃水浴加热下混合反应2~3h，得到混合液B；

（5）按重量份数比，取50~80份硫酸铵溶于2~3倍量水中，然后加入20~60份腐殖酸，室温下混合反应2~4h，得到混合液C；

（6）按重量份数比，取上述所得混合液B 75~85份和混合液C 15~25份进行混合，于60~80℃下搅拌反应2~3h，然后加热浓缩至水分含量为30~40%，得到土壤改良剂。

8.根据权利要求7所述的一种土壤改良剂的制备方法，其特征在于，该土壤改良剂还可以制备成固体，具体方法为：步骤（5）于60~80℃下搅拌发应2~3h后，继续加热烘干水分，然后于200~260℃下进行煅烧3~5h，将所得固体充分研磨过100目筛，得到固体土壤改良剂。