CN111170809A - 一种石墨烯土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯土壤改良剂及其制备方法，涉及石墨烯环保应用技术领域，解决了因吸附剂整体对重金属离子的吸附容量较低，而导致其整体应用效果不佳的技术问题。一种石墨烯土壤改良剂，包括如下重量份数的组分：生物质肥40‑60份；微生物菌剂10‑12份；石墨烯7‑9份；膨润土3‑5份；腐殖酸1‑3份；甘蔗渣炭2‑4份；螯合剂0.8‑1.8份；活性炭1‑3份；碳纳米管1‑3份。本发明中的石墨烯土壤改良剂在应用过程中能够对土壤中的重金属离子起到良好的吸附效果，吸附容量较大，整体应用效果较好。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯环保应用技术领域，更具体地说，它涉及一种石墨烯土壤改良剂及其制备方法。
背景技术
土壤重金属污染治理途径主要有两种，一是改变重金属在土壤中的存在状态，使其由活化态转为稳定态；二是从土壤中除去重金属。在土壤污染治理方面，石墨烯可作为可回收、吸附容量高的吸附剂材料，进而对有机污染物和重金属进行吸收。
在公开号为CN106732338A的中国发明专利申请文件中公开了一种重金属吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂由以下按照重量份的原料组成：黏土27-35份、二氯乙酸13-21份、异丙醇钛2-6份、水杨酸5-12份；其制备方法由以下步骤组成：1)将二氯乙酸与其质量4.8倍的去离子水混合，制得二氯乙酸溶液；2)将黏土与异丙醇钛混合研磨、过120目筛，然后加入二氯乙酸溶液，升温至72℃并在该温度下超声处理32min，超声功率为1000W，然后滴加水杨酸，滴加完成后升温至112℃并在该温度下密封搅拌处理53min，然后再微波处理20min，微波功率为800W，再在99-101℃的温度下搅拌至干，然后在430℃的马弗炉中煅烧4h即得吸附剂。
上述申请文件中，通过黏土与异丙醇钛混合研磨，再利用二氯乙酸超声处理、水杨酸微波处理等步骤制得的吸附剂，对重金属的吸附效率极高，而且可重复使用100次以上，但黏土中各种矿物质对重金属离子的吸附具有选择性，且仅依靠黏土对重金属离子进行吸附，导致吸附剂整体对重金属离子的吸附容量较低，整体应用效果不佳，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种石墨烯土壤改良剂，以解决上述技术问题，其在应用过程中能够对土壤中的重金属离子起到良好的吸附效果，吸附容量较大，整体应用效果较好。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种石墨烯土壤改良剂，包括如下重量份数的组分：
生物质肥 40-60份；
微生物菌剂 10-12份；
石墨烯 7-9份；
膨润土 3-5份；
腐殖酸 1-3份；
甘蔗渣炭 2-4份；
螯合剂 0.8-1.8份；
活性炭 1-3份；
碳纳米管 1-3份。
通过采用上述技术方案，生物质肥能够提供丰富的有机质，可有效的改善土壤结构，增加土壤孔隙度，便于对重金属离子进行吸附，且还能提高土壤肥力，改善土壤营养状况，促进植物生产，增产效果显著。微生物菌剂具有改良土壤、恢复地力、预防土传病害、维持根际微生物区系平衡和降解有毒害物质等作用，有利于提高土壤改良后的品质。膨润土和甘蔗渣炭能够稳定土壤结构，维持土壤PH的稳定，且能起到良好的吸附净化作用，降低土壤中有害物质的含量，例如土壤中残留的有机农药、酚类、氰化物等。腐殖酸与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用；螯合剂能够使金属离子生成性质完全不同的螯合物；故腐殖酸和螯合剂均能够改善土壤中的重金属离子含量。石墨烯、活性炭和碳纳米管之间能够起到良好的复配增效作用，不仅能够对不同深度土壤层中的重金属离子起到良好稳定的吸附能力，还能使石墨烯土壤改良剂具有较高的吸附容量，整体应用效果好。
进一步优选为，所述石墨烯在使用前进行改性处理，且具体包括如下步骤：
S1、配制改性剂，将磺胺酸溶于1.2-1.6倍重量份的氢氧化钠溶液中，然后加入0.2-0.4倍重量份的亚硝酸铵，100-300rpm下搅拌5-10min，再加入2-3倍重量份的纯水和4-6倍重量份的盐酸，得到改性剂；
S2、将相应重量份数的石墨烯加入4-8倍重量份的纯水中，加入0.1-0.3倍重量份的过硫酸铵，100-300rpm下搅拌5-10min，再加入1.5-2.5倍重量份的改性剂，30-50℃下继续搅拌10-20min，最后经冷冻干燥后，得到改性石墨烯。
通过采用上述技术方案，对石墨烯进行改性，利用改性剂中的重氮分子均裂生成苯基，再通过C—C共价键与石墨烯结合，不仅使改性石墨烯在使用后具有良好的分散性，且对土壤中的重金属离子起到良好的吸附效果，并使石墨烯土壤改良剂的吸附容量大大提高。
进一步优选为，所述活性炭在使用前进行预处理，且具体包括如下步骤：
a、将相应重量份数的碳纳米管在氮气的保护下分散入3-5倍重量份的无水二氯甲烷中，超声分散5-10min，再加入0.3-0.5倍重量份的乙二酰氯，保温30-40℃，反应20-24h，得到固体产物；
b、将固体产物溶于3-5倍重量份的甲苯中，然后再加入6-10倍重量份的二苯氨基脲，在60-70℃下回流20-24h，即可得到预处理碳纳米管。
通过采用上述技术方案，碳纳米管的比表面积大，化学稳定性和热稳定性强，其表面含有大量的π-π键，可以用来吸附重金属离子，但由于分子间的作用力较强，碳纳米管之间很难分散开来，而对其进行预处理，使碳纳米管的表面功能化，不仅不易在使用过程中发生团聚，还能够对土壤中的重金属离子起到良好的吸附效果，进而在一定程度上提高了石墨烯土壤改良剂的吸附容量。
进一步优选为，所述石墨烯土壤改良剂的组分中还加入有重量份数为0.5-1.5份的纳米银。
通过采用上述技术方案，石墨烯对土壤微生物无影响，且能显著增加土壤中细菌与真菌的数量，不利于维持土壤稳态，而纳米银具有一定的杀菌和灭杀微生物作用，有利于维持土壤生态系统的稳定。同时，纳米银的使用能够减少微生物、细菌及真菌在石墨烯上的吸附量，从而提高重金属离子在石墨烯上的吸附量，进而大大提高了石墨烯土壤改良剂整体的吸附容量。
进一步优选为，所述生物质肥由秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪便混合而得，且秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪便的重量份数比为1:(0.3-0.5):(0.2-0.3):(0.1-0.3):(1.5-1.9)。
通过采用上述技术方案，秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪便中均含有大量的有机质，可大幅度提高土壤有机质含量，有利于提高土壤种植出的绿色农产品品质。同时，上述生物质肥还能够对维持土壤结构、养分循环与固持、温室气体减排起到良好的影响，且选用上述比例的秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪便，有利于保证土壤生态环境的稳定。
进一步优选为，所述微生物菌剂选用酵母菌、地衣形芽孢杆菌、根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌中的任意一种或多种的组合物。
通过采用上述技术方案，酵母菌、地衣形芽孢杆菌、根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌均为良好的微生物菌剂能够促进土壤中难溶性养分的溶解和释放，提高土壤养分的供应能力，并能够增强土壤团粒结构，疏松土壤，提高土壤通透性和保水保肥能力，增加土壤有机质，活化土壤中的潜在养分，改善土壤中养分的供应状况。
进一步优选为，所述螯合剂选用乙二胺四乙酸、柠檬酸、酒石酸和聚甲基丙烯酸中的任意一种。
通过采用上述技术方案，螯合剂能够使金属离子生成性质完全不同的螯合物，而上述种类的螯合剂均能够鳌合土壤中的重金属离子，提高石墨烯土壤改良剂整体的吸附容量。同时，螯合剂还具有一定分散能力，能够使石墨烯土壤改良剂中的有效成分均匀快速的进行土壤中，并对重金属离子起到良好的吸附作用。
本发明的目的二在于提供一种石墨烯土壤改良剂的制备方法，采用该方法制备的石墨烯土壤改良剂在应用过程中能够对土壤中的重金属离子起到良好的吸附效果，吸附容量较大，整体应用效果较好。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：
步骤一，备料，按要求称量各组分原料；
步骤二，制备混料A，将相应重量份数的生物质肥、腐殖酸、甘蔗渣炭和膨润土送入高速搅拌机中搅拌，搅拌速度1100-1200r/min，搅拌时间35-45min，得到混合物A；
步骤三，制备混料B，将微生物菌剂送入发酵池中，发酵物内部温度维持在45-55℃之间时，每隔14-18小时搅拌一次，发酵完成后，得到混合物B；
步骤四，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、螯合剂加入高速混合机中，转速900-1000r/min，搅拌时间1-2小时，再将混合物送入烘干机中，在50-60℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)石墨烯、活性炭和碳纳米管之间能够起到良好的复配增效作用，不仅能够对不同深度土壤层中的重金属离子起到良好稳定的吸附能力，还能使石墨烯土壤改良剂具有较高的吸附容量，整体应用效果好；
(2)对石墨烯进行改性，利用改性剂中的重氮分子均裂生成苯基，再通过C—C共价键与石墨烯结合；以及对碳纳米管进行预处理，使碳纳米管的表面功能化；不仅使改性石墨烯和预处理碳纳米管在使用后具有良好的分散性，且对土壤中的重金属离子起到良好的吸附效果，并使石墨烯土壤改良剂的吸附容量大大提高；
(3)纳米银的使用能够减少微生物、细菌及真菌在石墨烯上的吸附量，从而提高重金属离子在石墨烯上的吸附量，进而大大提高了石墨烯土壤改良剂整体的吸附容量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种石墨烯土壤改良剂，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，备料，按要求称量各组分原料；
步骤二，制备混料A，将相应重量份数的生物质肥、腐殖酸、甘蔗渣炭和膨润土送入高速搅拌机中搅拌，搅拌速度1150r/min，搅拌时间40min，得到混合物A；
步骤三，制备混料B，将微生物菌剂送入发酵池中，发酵物内部温度维持在50℃之间时，每隔16小时搅拌一次，发酵完成后，得到混合物B；
步骤四，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
注：上述步骤二中的生物质肥由重量份数比为1:0.4:0.25:0.2:1.7的秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪混合而得，且动物粪便为猪粪便；步骤三中的微生物菌剂选用酵母菌和地衣形芽孢杆菌的组合物，且酵母菌和地衣形芽孢杆菌的重量份数比为1:1；步骤四中碳纳米管的直径为15nm。
实施例2：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
步骤一，备料，按要求称量各组分原料；
步骤二，制备混料A，将相应重量份数的生物质肥、腐殖酸、甘蔗渣炭和膨润土送入高速搅拌机中搅拌，搅拌速度1100r/min，搅拌时间45min，得到混合物A；
步骤三，制备混料B，将微生物菌剂送入发酵池中，发酵物内部温度维持在45℃之间时，每隔18小时搅拌一次，发酵完成后，得到混合物B；
步骤四，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速900r/min，搅拌时间2小时，再将混合物送入烘干机中，在50℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
实施例3：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
步骤一，备料，按要求称量各组分原料；
步骤二，制备混料A，将相应重量份数的生物质肥、腐殖酸、甘蔗渣炭和膨润土送入高速搅拌机中搅拌，搅拌速度1200r/min，搅拌时间35min，得到混合物A；
步骤三，制备混料B，将微生物菌剂送入发酵池中，发酵物内部温度维持在55℃之间时，每隔14小时搅拌一次，发酵完成后，得到混合物B；
步骤四，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速1000r/min，搅拌时间1小时，再将混合物送入烘干机中，在60℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
实施例4-5：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-5中各组分及其重量份数
实施例6：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤二中的生物质肥由重量份数比为1:0.3:0.2:0.1:1.5的秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪混合而得。
实施例7：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤二中的生物质肥由重量份数比为1:0.5:0.3:0.3:1.9的秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪混合而得。
实施例8：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三中的微生物菌剂选用地衣形芽孢杆菌、根瘤菌和链球菌的组合物，且地衣形芽孢杆菌、根瘤菌和链球菌的重量份数比为1:2:3。
实施例9：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三中的微生物菌剂选用根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌的组合物，且根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌的重量份数比为3:2:3。
实施例10：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三中的微生物菌剂选用酵母菌、根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌的组合物，且酵母菌、根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌的重量份数比为1:2:1:3。
实施例11：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的乙二胺四乙酸等质量替换为柠檬酸。
实施例12：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的乙二胺四乙酸等质量替换为酒石酸。
实施例13：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的乙二胺四乙酸等质量替换为聚甲基丙烯酸。
实施例14：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的石墨烯在使用前进行改性处理，且具体包括如下步骤：
S1、配制改性剂，将磺胺酸溶于1.4倍重量份的氢氧化钠溶液中，然后加入0.3倍重量份的亚硝酸铵，200rpm下搅拌7.5min，再加入2.5倍重量份的纯水和5倍重量份的盐酸，得到改性剂；
S2、将相应重量份数的石墨烯加入6倍重量份的纯水中，加入0.2倍重量份的过硫酸铵，200rpm下搅拌7.5min，再加入2倍重量份的改性剂，40℃下继续搅拌15min，最后经冷冻干燥后，得到改性石墨烯。
实施例15：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的石墨烯在使用前进行改性处理，且具体包括如下步骤：
S1、配制改性剂，将磺胺酸溶于1.2倍重量份的氢氧化钠溶液中，然后加入0.2倍重量份的亚硝酸铵，100rpm下搅拌5min，再加入2倍重量份的纯水和4倍重量份的盐酸，得到改性剂；
S2、将相应重量份数的石墨烯加入4倍重量份的纯水中，加入0.1倍重量份的过硫酸铵，100rpm下搅拌5min，再加入1.5倍重量份的改性剂，30℃下继续搅拌10min，最后经冷冻干燥后，得到改性石墨烯。
实施例16：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的石墨烯在使用前进行改性处理，且具体包括如下步骤：
S1、配制改性剂，将磺胺酸溶于1.6倍重量份的氢氧化钠溶液中，然后加入0.4倍重量份的亚硝酸铵，300rpm下搅拌10min，再加入3倍重量份的纯水和6倍重量份的盐酸，得到改性剂；
S2、将相应重量份数的石墨烯加入8倍重量份的纯水中，加入0.3倍重量份的过硫酸铵，300rpm下搅拌10min，再加入2.5倍重量份的改性剂，50℃下继续搅拌20min，最后经冷冻干燥后，得到改性石墨烯。
实施例17：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的活性炭在使用前进行预处理，且具体包括如下步骤：
a、将相应重量份数的碳纳米管在氮气的保护下分散入4倍重量份的无水二氯甲烷中，超声分散7.5min，再加入0.4倍重量份的乙二酰氯，保温35℃，反应22h，得到固体产物；
b、将固体产物溶于4倍重量份的甲苯中，然后再加入8倍重量份的二苯氨基脲，在65℃下回流22h，即可得到预处理碳纳米管。
实施例18：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的活性炭在使用前进行预处理，且具体包括如下步骤：
a、将相应重量份数的碳纳米管在氮气的保护下分散入3倍重量份的无水二氯甲烷中，超声分散5min，再加入0.3倍重量份的乙二酰氯，保温30℃，反应20h，得到固体产物；
b、将固体产物溶于3倍重量份的甲苯中，然后再加入6倍重量份的二苯氨基脲，在60℃下回流20h，即可得到预处理碳纳米管。
实施例19：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的活性炭在使用前进行预处理，且具体包括如下步骤：
a、将相应重量份数的碳纳米管在氮气的保护下分散入5倍重量份的无水二氯甲烷中，超声分散10min，再加入0.5倍重量份的乙二酰氯，保温40℃，反应24h，得到固体产物；
b、将固体产物溶于5倍重量份的甲苯中，然后再加入10倍重量份的二苯氨基脲，在70℃下回流24h，即可得到预处理碳纳米管。
实施例20：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸和1份的纳米银加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
实施例21：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸和0.5份的纳米银加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
实施例22：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸和1.5份的纳米银加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例1：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、乙二胺四乙酸和1.5份的纳米银加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例2：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、活性炭、乙二胺四乙酸和1.5份的纳米银加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例3：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、碳纳米管、乙二胺四乙酸和1.5份的纳米银加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例4：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、碳纳米管、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例5：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例6：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、活性炭、碳纳米管、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
对比例7：一种石墨烯土壤改良剂，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、乙二胺四乙酸加入高速混合机中，转速950r/min，搅拌时间1.5小时，再将混合物送入烘干机中，在55℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
效果测试
试验样品：采用实施例1-22中获得的石墨烯土壤改良剂作为试验样品1-22，采用对比例1-7中获得的石墨烯土壤改良剂作为对照样品1-7。
试验方法：取6kg土样过4mm筛，进行搅拌，使土壤充分混合，然后将其平均分成29份，作为标准土样，并在各标准土样中分别加入等量试验样品1-22和对照样品1-7中的石墨烯土壤改良剂，本实验优选为5g，最后在恒温恒湿的条件下放置8h，温度为30℃，湿度为35％；用土壤重金属检测仪，测量各标准土样中砷、铅、镉、铬、汞、镍、铁、铝、锌、锰、铜的金属离子含量(mg/kg)，并相加记为重金属含量，对应记录在下表中。
试验结果：试验样品1-22和对照样品1-7的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-5和对照样品1-7的测试结果对比可得，石墨烯、活性炭和碳纳米管之间能够起到良好的复配增效作用，使石墨烯土壤改良剂具有较高的吸附容量，进而能够使土壤中的重金属含量大大降低。由试验样品6-13和试验样品1的测试结果对比可得，本发明所公开的生物质肥、微生物菌剂和螯合剂均适用于石墨烯土壤改良剂的制备，且得到品质良好稳定的石墨烯土壤改良剂。由试验样品14-16、试验样品17-19、试验样品20-22分别和试验样品1的测试结果对比可得，对石墨烯进行改性、对碳纳米管进行预处理以及加入纳米银，均能够大大提高重金属离子在石墨烯上的吸附量，进而大大降低了土壤中的重金属含量。
表2试验样品1-22和对照样品1-7的测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种石墨烯土壤改良剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
生物质肥 40-60份；
微生物菌剂 10-12份；
石墨烯 7-9份；
膨润土 3-5份；
腐殖酸 1-3份；
甘蔗渣炭 2-4份；
螯合剂 0.8-1.8份；
活性炭 1-3份；
碳纳米管 1-3份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂，其特征在于，所述石墨烯在使用前进行改性处理，且具体包括如下步骤：
S1、配制改性剂，将磺胺酸溶于1.2-1.6倍重量份的氢氧化钠溶液中，然后加入0.2-0.4倍重量份的亚硝酸铵，100-300rpm下搅拌5-10min，再加入2-3倍重量份的纯水和4-6倍重量份的盐酸，得到改性剂；
S2、将相应重量份数的石墨烯加入4-8倍重量份的纯水中，加入0.1-0.3倍重量份的过硫酸铵，100-300rpm下搅拌5-10min，再加入1.5-2.5倍重量份的改性剂，30-50℃下继续搅拌10-20min，最后经冷冻干燥后，得到改性石墨烯。
3.根据权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂，其特征在于，所述活性炭在使用前进行预处理，且具体包括如下步骤：
a、将相应重量份数的碳纳米管在氮气的保护下分散入3-5倍重量份的无水二氯甲烷中，超声分散5-10min，再加入0.3-0.5倍重量份的乙二酰氯，保温30-40℃，反应20-24h，得到固体产物；
b、将固体产物溶于3-5倍重量份的甲苯中，然后再加入6-10倍重量份的二苯氨基脲，在60-70℃下回流20-24h，即可得到预处理碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂，其特征在于，所述石墨烯土壤改良剂的组分中还加入有重量份数为0.5-1.5份的纳米银。
5.根据权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂，其特征在于，所述生物质肥由秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪便混合而得，且秸秆粉、草木灰、酒糟、污泥和动物粪便的重量份数比为1:（0.3-0.5）:（0.2-0.3）:（0.1-0.3）:（1.5-1.9）。
6.根据权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂，其特征在于，所述微生物菌剂选用酵母菌、地衣形芽孢杆菌、根瘤菌、链球菌和枯草芽孢杆菌中的任意一种或多种的组合物。
7.根据权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂，其特征在于，所述螯合剂选用乙二胺四乙酸、柠檬酸、酒石酸和聚甲基丙烯酸中的任意一种。
8.一种如权利要求1所述的石墨烯土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，备料，按要求称量各组分原料；
步骤二，制备混料A，将相应重量份数的生物质肥、腐殖酸、甘蔗渣炭和膨润土送入高速搅拌机中搅拌，搅拌速度1100-1200r/min，搅拌时间35-45min，得到混合物A；
步骤三，制备混料B，将微生物菌剂送入发酵池中，发酵物内部温度维持在45-55℃之间时，每隔14-18小时搅拌一次，发酵完成后，得到混合物B；
步骤四，挤出造粒，将步骤二制得的混合物A、步骤三中制得的混合物B、石墨烯、活性炭、碳纳米管、螯合剂加入高速混合机中，转速900-1000r/min，搅拌时间1-2小时，再将混合物送入烘干机中，在50-60℃下烘干，再送入造粒机中造粒，得到石墨烯土壤改良剂。
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