CN108929702A - 一种镉污染复合型土壤修复剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镉污染复合型土壤修复剂，涉及土壤重金属污染修复技术领域，包括按重量份数计的以下组分：钾肥0.5～3份、海泡石60～90份、麦饭石60～90份、石灰4～6份、粉煤灰15～20份。本发明能够显著降低重金属的植物有效性和土壤中有效态Cd的含量，有效降低Cd毒害。

Description

一种镉污染复合型土壤修复剂及制备方法

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染修复技术领域，特别是涉及一种镉污染复合型土壤修复剂及制备方法。

背景技术

随着现代工业化和城市化的发展，人类活动导致土壤环境中重金属污染日益严重。土壤环境中重金属污染会降低农产品品质，而且这些产品被食用后也会给人体健康带来潜在的危害。重金属对人体的危害性集中体现于重金属的难以降解。一般有机化合物可通过自然界自身物理的、化学的或生物的净化，降低或解除有害性；而重金属具有富集性，难以在环境中降解，通过食物链的生物放大作用下成千百倍富集，然后进入人体，很难自然排出或彻底清除，对人体的危害一般是终生不可逆。

相关统计表明我国大约19.4％的耕地受到镉、镍、铜、汞、砷和铅等重金属污染,污染的农田总面积高达2.3×10⁷hm²。在重金属污染中，镉其迁移性强、毒性大、极易被作物吸收和积累，是自然界中毒性最大的重金属元素之一，土壤中重金属污染特别是镉污染成为亟需解决的突出环境问题。农田土壤镉污染对我国粮食安全生产构成了巨大威胁,如何安全有效地修复并利用这些受污染的农田土壤已经成为当前我国亟需解决的环境和社会问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种镉污染复合型土壤修复剂，包括按重量份数计的以下组分：钾肥0.5～3份、海泡石60～90份、麦饭石60～90份、石灰4～6份、粉煤灰15～20份。

技术效果：本发明中添加海泡石，一方面海泡石能钝化土壤中重金属Cd活性，减缓重金属对植物生长的毒害作用，从而有利于植物生长；另一方面当土壤呈酸性时，海泡石能增加土壤的PH值，使土壤向中性化条件转化，土壤在中性条件下更有利于植物生长，因此海泡石能够显著增加植物的生长量；此外，海泡石自身能够对重金属Cd具有较大的吸附容量；钾肥中的钾离子能够改变海泡石表面性质，对海泡石吸附Cd起到促进作用；钾肥也能通过影响土壤PH，以及土壤对Cd的吸附等方式影响土壤中Cd的生物有效性；麦饭石对土壤中重金属离子具有良好的吸附性能，能提高土壤PH，使得土壤中Cd由活性较高形态向活性较低形态转化，促进Cd的吸附钝化效果。因此，本发明能够显著降低重金属的植物有效性和土壤中有效态Cd的含量，有效降低Cd毒害。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，钾肥为硫酸钾复合肥或氯化钾复合肥。

前所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，钾肥为硫酸钾复合肥，硫酸钾复合肥包括按重量份数计的如下组分：硫酸钾2～5份、微量元素0.05～0.10份、泥炭原粉10～20份、腐殖酸钾15～25份、磷酸氢二胺8～12份、分散剂50～65份。

前所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，分散剂为木质素纤维、壳聚糖纤维、甲壳素纤维中的一种或多种。

前所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，微量元素包括硼酸、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸锌钠、钼酸钠中的一种或多种。

前所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，硫酸钾复合肥的制备过程如下：

T1、将硫酸钾复合肥的原料混合均匀；

T2、将混合好的配料进行粉碎，粉碎后通过30～50目筛进行筛分；

T3、筛分好的配料加入水调和搅拌，配料与水的质量比为15:1～10:1；

T4、通过造粒机造粒，得到粒径10mm～14mm的硫酸钾复合肥颗粒；

T5、将硫酸钾复合肥颗粒在120℃下烘干，使得游离水含量在20％以下，得到硫酸钾复合肥产品。

前所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，海泡石的成分包括：CaO:38.4％，SiO2:34.1％，MgO:17.8％，Al2O3:7.3％，余量为杂质。

本发明的另一目的在于提供一种镉污染复合型土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、海泡石、麦饭石、石灰以及粉煤灰在125℃条件下烘干48h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；同时，钾肥在60℃条件下烘干24h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；

S2、钾肥、海泡石、麦饭石混合均匀，搅拌速度120r/min，搅拌时间90min～120min；

S3、最后加入石灰、粉煤灰，搅拌速度90r/min，搅拌时间200min～240min，得到镉污染复合型土壤修复剂产品。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中泥炭基有机肥对植物根系发育具有很好的促进作用，使得土壤编的疏松、透气性好，有机质含量高，保水保肥能力强，为修复剂中的其他成分作用提供了良好的保障；

(2)本发明中石灰不仅可以提高土壤的PH值，还能将离子态的有效Cd等重金属转化为氢氧化物等无效态的重金属沉淀物，从而减弱其在土壤中的迁移能力，降低土壤中的有效态重金属含量；

(3)本发明中粉煤灰可以减少土壤堆积密度、增加土壤孔隙度，有利于吸附重金属，同时能够避免黏质土壤的板结，从而提高土壤的保温保水透气性，有利于土壤中微生物存活、养分的传递与转化，促进植物生长；对于酸性土壤，粉煤灰还可以作为PH调节剂，使土壤适合于植物的生长。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种镉污染复合型土壤修复剂，包括按重量份数计的以下组分：钾肥0.5kg、海泡石60kg、麦饭石60kg、石灰4kg、粉煤灰15kg。

其中，海泡石的成分包括：CaO:38.4％，SiO2:34.1％，MgO:17.8％，Al2O3:7.3％，余量为杂质。

钾肥为硫酸钾复合肥，硫酸钾复合肥包括按重量kg数计的如下组分：硫酸钾2kg、乙二胺四乙酸铁钠0.05kg、泥炭原粉10kg、腐殖酸钾15kg、磷酸氢二胺8kg、木质素纤维50kg。

上述硫酸钾复合肥的制备过程如下：

T1、将硫酸钾复合肥的原料混合均匀；

T2、将混合好的配料进行粉碎，粉碎后通过30目筛进行筛分；

T3、筛分好的配料加入水调和搅拌，配料与水的质量比为15:1；

T4、通过造粒机造粒，得到粒径10mm的硫酸钾复合肥颗粒；

T5、将硫酸钾复合肥颗粒在120℃下烘干，使得游离水含量在20％以下，得到硫酸钾复合肥产品。

上述镉污染复合型土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、海泡石、麦饭石、石灰以及粉煤灰在125℃条件下烘干48h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；同时，钾肥在60℃条件下烘干24h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；

S2、钾肥、海泡石、麦饭石混合均匀，搅拌速度120r/min，搅拌时间90min；

S3、最后加入石灰、粉煤灰，搅拌速度90r/min，搅拌时间200min，得到镉污染复合型土壤修复剂产品。

实施例2

本实施例提供的一种镉污染复合型土壤修复剂，包括按重量份数计的以下组分：钾肥1.5kg、海泡石75kg、麦饭石75kg、石灰5kg、粉煤灰18kg。

其中，海泡石的成分包括：CaO:38.4％，SiO2:34.1％，MgO:17.8％，Al2O3:7.3％，余量为杂质。

钾肥为硫酸钾复合肥，硫酸钾复合肥包括按重量kg数计的如下组分：硫酸钾3kg、乙二胺四乙酸铁钠0.08kg、泥炭原粉15kg、腐殖酸钾20kg、磷酸氢二胺10kg、木质素纤维60kg。

上述硫酸钾复合肥的制备过程如下：

T1、将硫酸钾复合肥的原料混合均匀；

T2、将混合好的配料进行粉碎，粉碎后通过40目筛进行筛分；

T3、筛分好的配料加入水调和搅拌，配料与水的质量比为12:1；

T4、通过造粒机造粒，得到粒径12mm的硫酸钾复合肥颗粒；

T5、将硫酸钾复合肥颗粒在120℃下烘干，使得游离水含量在20％以下，得到硫酸钾复合肥产品。

上述镉污染复合型土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、海泡石、麦饭石、石灰以及粉煤灰在125℃条件下烘干48h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；同时，钾肥在60℃条件下烘干24h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；

S2、钾肥、海泡石、麦饭石混合均匀，搅拌速度120r/min，搅拌时间110min；

S3、最后加入石灰、粉煤灰，搅拌速度90r/min，搅拌时间220min，得到镉污染复合型土壤修复剂产品。

实施例3

本实施例提供的一种镉污染复合型土壤修复剂，包括按重量份数计的以下组分：钾肥3kg、海泡石90kg、麦饭石90kg、石灰6kg、粉煤灰20kg。

其中，海泡石的成分包括：CaO:38.4％，SiO2:34.1％，MgO:17.8％，Al2O3:7.3％，余量为杂质。

钾肥为硫酸钾复合肥，硫酸钾复合肥包括按重量kg数计的如下组分：硫酸钾5kg、乙二胺四乙酸铁钠0.10kg、泥炭原粉20kg、腐殖酸钾25kg、磷酸氢二胺12kg、木质素纤维65kg。

上述硫酸钾复合肥的制备过程如下：

T1、将硫酸钾复合肥的原料混合均匀；

T2、将混合好的配料进行粉碎，粉碎后通过50目筛进行筛分；

T3、筛分好的配料加入水调和搅拌，配料与水的质量比为10:1；

T4、通过造粒机造粒，得到粒径14mm的硫酸钾复合肥颗粒；

T5、将硫酸钾复合肥颗粒在120℃下烘干，使得游离水含量在20％以下，得到硫酸钾复合肥产品。

上述镉污染复合型土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、海泡石、麦饭石、石灰以及粉煤灰在125℃条件下烘干48h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；同时，钾肥在60℃条件下烘干24h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；

S2、钾肥、海泡石、麦饭石混合均匀，搅拌速度120r/min，搅拌时间120min；

S3、最后加入石灰、粉煤灰，搅拌速度90r/min，搅拌时间240min，得到镉污染复合型土壤修复剂产品。

将实施例1～实施例3制备的土壤修复剂进行镉污染土壤修复试验，具体如下：

田间试验在江苏省宜兴市蒋家，表1为不同土层深度的土壤性质，试验作物为四月慢油菜，2018年5月10日播种，6月10号收获，田间试验分为四组，①对照组，不使用修复剂、②

实施例1、③实施例2、④实施例3，每组试验面积25m²。

采用随机取样法，取植株地上部分并称鲜重及干重，见表2；利用电感耦合等离子体质谱仪测定植物样品中的Cd、Cr、Pb含量，见表3；每个试验组取土壤样品，利用连续提取方法测定Cd、Cr、Pb在使用修复剂后的土壤中的吸附形态，主要测定水溶态、可交换态和EDTA提取态含量，见表4。

表1不同土层土壤性质

表2植物样品中的Cd、Cr、Pb含量

表3 Cd、Cr、Pb在土壤中的吸附形态

综合表2、表3可知，本发明镉污染土壤的修复具有优异显著的效果，可显著降低重金属镉污染的植物有效性和土壤中有效Cd的含量，降低Cd毒害，是一种高效和环境友好的复合钝化材料。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：包括按重量份数计的以下组分：钾肥0.5～3份、海泡石60～90份、麦饭石60～90份、石灰4～6份、粉煤灰15～20份。

2.根据权利要求1所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：所述钾肥为硫酸钾复合肥或氯化钾复合肥。

3.根据权利要求2所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：所述钾肥为硫酸钾复合肥，所述硫酸钾复合肥包括按重量份数计的如下组分：硫酸钾2～5份、微量元素0.05～0.10份、泥炭原粉10～20份、腐殖酸钾15～25份、磷酸氢二胺8～12份、分散剂50～65份。

4.根据权利要求3所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：所述分散剂为木质素纤维、壳聚糖纤维、甲壳素纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：所述微量元素包括硼酸、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸锌钠、钼酸钠中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：所述硫酸钾复合肥的制备过程如下：

T1、将硫酸钾复合肥的原料混合均匀；

T2、将混合好的配料进行粉碎，粉碎后通过30～50目筛进行筛分；

T3、筛分好的配料加入水调和搅拌，配料与水的质量比为15:1～10:1；

T4、通过造粒机造粒，得到粒径10mm～14mm的硫酸钾复合肥颗粒；

T5、将硫酸钾复合肥颗粒在120℃下烘干，使得游离水含量在20%以下，得到硫酸钾复合肥产品。

7.根据权利要求3所述的一种镉污染复合型土壤修复剂，其特征在于：所述海泡石的成分包括：CaO:38.4%，SiO2:34.1%，MgO:17.8%，Al2O3:7.3%，余量为杂质。

8.一种镉污染复合型土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、海泡石、麦饭石、石灰以及粉煤灰在125℃条件下烘干48h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；同时，钾肥在60℃条件下烘干24h，细磨成粉，过1mm尼龙筛备用；

S2、钾肥、海泡石、麦饭石混合均匀，搅拌速度120r/min，搅拌时间90min～120min；

S3、最后加入石灰、粉煤灰，搅拌速度90 r/min，搅拌时间200min～240min，得到镉污染复合型土壤修复剂产品。