CN111440614A - 一种绿色高效土壤调理剂的制备及施用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色高效土壤调理剂的制备及施用方法,属于土壤调理技术领域,本发明提供的土壤调理剂按质量分数包括120‑160份骨炭,30‑50份过磷酸钙,10‑15份氧化钙,5‑10份海泡石,5‑10份凹凸棒石,所述骨炭由400‑500份动物骨制成。本发明提供一种绿色高效土壤调理剂的制备及施用方法,通过有机和无机结合制备的土壤调理剂,减少土壤中镉、砷有效态的含量,从源头减少农作物对镉、砷的吸收,改善土壤性质,不会造成土壤板结、不会造成土壤氮磷损失、不会造成土壤磷面源污染。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属地下水修复技术领域,尤其涉及一种绿色高效土壤调理剂的制备及施用方法。
背景技术
据,我国首次全国土壤污染状况调查结果显示,全国耕地土壤点位超标率达到19.4%,其主要污染物包括镉、汞、铅、铜、砷、镍等。农田中的重金属污染物不能被化学或生物降解,极易通过土壤-农作物-动物、人体的食物链途径在动物和人体富集,严重威胁人类的身体健康。因此,土壤安全问题和农产品安全问题是必须受到重视的民生大事。
目前,重金属污染土壤的修复方法主要包括物理修复、化学修复和生物修复等。其中,化学修复是指向污染土壤、水体中投入改良剂、抑制剂,使重金属离子发生吸附、氧化还原、沉淀或拮抗等作用,减少土壤中的重金属有效态成分,切断其迁移途经。重金属污染土壤修复常用的稳定化药剂包括碱性药剂、磷酸盐药剂、粘土矿物、硫化物、重金属螯合剂、有机药剂、矿渣等,不同的稳定化剂具有不同的钝化过程与修复机制,稳定化过程不同,修复效果也不同。
我国西南地区的农田面临较严重的重金属污染,其中镉、砷污染尤为突出,亟需开发一种制备工艺较为简单,成本低,绿色环保的农田用土壤调理剂及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色高效土壤调理剂的制备及施用方法,解决背景技术中的技术问题。通过施用该土壤调理剂,有效钝化土壤中的镉和砷,降低农作物对镉、砷的吸收,减少农作物中镉、砷的含量,减少进入食物链的镉、砷,同时具有土壤增肥、改善农田板结等功能。
一种绿色高效土壤调理剂的制备方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1:骨炭制备:选择动物骨经处理后用管式炭化炉烧至炭化,破碎后过100目筛;
步骤2:粉碎:将过磷酸钙、氧化钙、海泡石、凹凸棒石按照设定比例装入球磨机中球磨2~4h,过100目筛;
步骤3:混合:将步骤1和步骤2的材料均匀混合后制得土壤调理剂。
所述步骤1中,骨炭为120-160份,骨炭按照质量百分比计由以下成分制成:猪骨占40-50%、牛骨占25-30%、羊骨占15-20%。
所述步骤2中,过磷酸钙30-50份、氧化钙10-15份、海泡石5-10份、凹凸棒石5-10份。
所述海泡石为使用1mol/L硫酸80℃下酸化、脱镁率为10%的改性海泡石。
所述凹凸棒石为使用4mol/L硫酸60℃下酸化的改性凹凸棒石。
土壤调理剂按质量分数包括120-160份骨炭,30-50份过磷酸钙,10-15份氧化钙,5-10份海泡石,5-10份凹凸棒石。所述骨炭由400-500份动物骨制成。动物骨按照质量百分比计由以下成分组成:猪骨占40-50%、牛骨占25-30%、羊骨占15-20%。
骨炭是一种含有较大孔隙结构和比表面积的材料,能提高土壤的pH值,对镉、砷等重金属均有较强的吸附能力,可降低土壤中重金属有效态的含量。
过磷酸钙是是重要的磷钾肥,这里主要利用Ca2+对Cd拮抗作用,抑制植物对Cd吸收,以及磷酸根在土壤中和重金属离子反应形成沉淀,降低重金属的有效性的作用。氧化钙和过磷酸钙复配使用,土壤pH增加,形成氢氧化物沉淀,复配效果更好。
本发明所述海泡石为使用1mol/L硫酸80℃下酸化、脱镁率为10%左右的改性海泡石。
酸化改性可除去凹凸棒石孔洞中的杂质,使孔道疏通,增大凹凸棒石的重金属离子吸附能力。
本发明所述凹凸棒石为使用4mol/L硫酸60℃下酸化的改性凹凸棒石。
海泡石比表面积大、表面富含OH-等负电荷,有较强的化学吸附和离子交换能力。
本发明的第二目的在于提供一种绿色高效的土壤调理剂的施用方法,上述土壤调理剂的施用方法为撒施。
一种绿色高效土壤调理剂的施用方法,土壤调理剂施用于农田中,在农作物种植前5-12天施入,用量为土壤质量的0.5-1.5wt%,均匀撒到土壤表面,通过翻耕使土壤调理剂与0-15cm的表土充分混匀,浇水,使土壤含水量达到20%-35%,养护5-12天后进行农作物种植。
施用的土壤条件为:pH值为5.1,Cd含量为0.89mg/kg,As含量为22.5mg/kg,养护结束后,土壤pH增加至6.9;土壤有效磷增加29%;土壤中有效态Cd的含量降低49.1%,有效态As的含量降低55%。
本发明采用了上述技术方案,本发明具有以下技术效果:
本发明提供的土壤调理剂,操作简便,按照所述操作步骤将各材料简单处理混合均匀即可,通过骨炭、过磷酸钙、氧化钙、海泡石、凹凸棒石的组合,能够大大加强对土壤中镉、砷的吸收,土壤中有效态的镉、砷含量降低,从源头上阻断了农作物对镉、砷的吸收,制备和施用方法均无副作用,未带入新的污染物,不会造成农作物减产,土壤调理剂不会造成土壤板结,因为骨炭疏松多孔的特性,可以吸附多余的磷酸根离子,不会造成磷的面源污染。土壤调理剂的原料易得,成本低廉,土壤调理剂能有效去除农田土壤中的镉、砷有效态,能很好地实现农产品安全生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,举出优选实施例,对本发明进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种绿色高效的土壤调理剂,按质量分数包括120-160份骨炭,所述骨炭由400-500份动物骨制成,30-50份过磷酸钙,10-15份氧化钙,5-10份海泡石,5-10份凹凸棒石。所述动物骨按照质量百分比计由以下成分组成:猪骨占40-50%、牛骨占25-30%、羊骨占15-20%。可以有效吸附、固定土壤中的Cd、As等重金属,降低作物对重金属的吸收。
过磷酸钙是重要的磷肥。单独施用过磷酸钙,其中的有效成分容易随水流失,造成面源污染,而和骨炭配合施用,骨炭可以有效吸附多余的磷酸根离子,从而降低磷的流失。
实施例1
在本实施例中,土壤调理剂按质量分数包括120份骨炭,30份过磷酸钙,10份氧化钙,5份海泡石,5份凹凸棒石。
一种绿色高效的土壤调理剂的制备方法,方法包括如下:
骨炭制备:选择猪骨50%,牛骨30%,羊骨25%的混合动物骨经处理后用管式炭化炉烧至炭化,破碎后过100目筛。
改性:4mol/L的硫酸在60℃下对凹凸棒石进行酸化改性,改性后用去离子水洗涤120℃烘干。1mol/L的硫酸在80℃下对海泡石进行酸化改性,脱镁率为10%,改性后用去离子水洗涤120℃烘干。
粉碎:30份过磷酸钙、10份氧化钙、5份海泡石、5份的改性凹凸棒石装入球磨机中球磨2h,过100目筛。
混合:将上述材料混合均匀
具体实施时,土壤调理剂应用于钝化土壤重金属镉、砷,降低农作物中镉、砷的含量。土壤调理剂的施用方法为撒施。
具体实施时,土壤调理剂施用于农田中,在农作物种植前7天施入,用量为土壤质量的1wt%,均匀撒到土壤表面,通过翻耕使土壤调理剂与0-15cm的表土充分混匀,浇水,使土壤含水量达到30%,养护7天后进行农作物种植。
所使用土壤条件具体如下:pH值为5.1,Cd含量为0.89mg/kg,As含量为22.5mg/kg。养护结束后,土壤pH增加至6.7;土壤有效磷增加23%左右;土壤中有效态Cd的含量降低了44.3%,有效态As的含量降低了51.2%。
实施例2
在本实施例中,土壤调理剂按质量分数包括145份骨炭,40份过磷酸钙,12份氧化钙,8份海泡石,8份凹凸棒石。
一种绿色高效的土壤调理剂的制备方法,方法包括如下:
骨炭制备:选择猪骨50%,牛骨30%,羊骨25%的混合动物骨经处理后用管式炭化炉烧至炭化,破碎后过100目筛。
改性:4mol/L的硫酸在60℃下对凹凸棒石进行酸化改性,改性后用去离子水洗涤120℃烘干。1mol/L的硫酸在80℃下对海泡石进行酸化改性,脱镁率为10%,改性后用去离子水洗涤120℃烘干。
粉碎:40份过磷酸钙,12份氧化钙,8份海泡石,8份凹凸棒石装入球磨机中球磨3h,过100目筛。
混合:将上述材料混合均匀
具体实施时,土壤调理剂应用于钝化土壤重金属镉、砷,降低农作物中镉、砷的含量。土壤调理剂的施用方法为撒施。
具体实施时,土壤调理剂施用于农田中,在农作物种植前7天施入,用量为土壤质量的1wt%,均匀撒到土壤表面,通过翻耕使土壤调理剂与0-15cm的表土充分混匀,浇水,使土壤含水量达到30%,养护7天后进行农作物种植。
所使用土壤条件具体如下:pH值为5.1,Cd含量为0.89mg/kg,As含量为22.5mg/kg。养护结束后,土壤pH增加至6.9;土壤有效磷增加26%左右;土壤中有效态Cd的含量降低了47.6%,有效态As的含量降低了53.8%。
实施例3
在本实施例中,土壤调理剂按质量分数包括160份骨炭,50份过磷酸钙,15份氧化钙,10份海泡石,10份凹凸棒石。
一种绿色高效的土壤调理剂的制备方法,方法包括如下:
骨炭制备:选择猪骨50%,牛骨30%,羊骨25%的混合动物骨经处理后用管式炭化炉烧至炭化,破碎后过100目筛。
改性:4mol/L的硫酸在60℃下对凹凸棒石进行酸化改性,改性后用去离子水洗涤120℃烘干。1mol/L的硫酸在80℃下对海泡石进行酸化改性,脱镁率为10%,改性后用去离子水洗涤120℃烘干。
粉碎:50份过磷酸钙,15份氧化钙,10份海泡石,10份凹凸棒石装入球磨机中球磨4h,过100目筛。
混合:将上述材料混合均匀
具体实施时,土壤调理剂应用于钝化土壤重金属镉、砷,降低农作物中镉、砷的含量。土壤调理剂的施用方法为撒施。
具体实施时,土壤调理剂施用于农田中,在农作物种植前7天施入,用量为土壤质量的1wt%,均匀撒到土壤表面,通过翻耕使土壤调理剂与0-15cm的表土充分混匀,浇水,使土壤含水量达到30%,养护7天后进行农作物种植。
所使用土壤条件具体如下:pH值为5.1,Cd含量为0.89mg/kg,As含量为22.5mg/kg。养护结束后,土壤pH增加至6.9;土壤有效磷增加29%左右;土壤中有效态Cd的含量降低了49.1%,有效态As的含量降低了55%。
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,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种绿色高效土壤调理剂,其特征在于:按质量分数包括120-160份骨炭,所述骨炭由400-500份动物骨制成,30-50份过磷酸钙,10-15份氧化钙,5-10份海泡石,5-10份凹凸棒石。
2.根据权利要求1所述的一种绿色高效土壤调理剂,其特征在于:所述动物骨按照质量百分比计由以下成分组成:猪骨占40-50%、牛骨占25-30%、羊骨占15-20%。
3.一种绿色高效土壤调理剂的制备方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
步骤1:骨炭制备:选择动物骨经处理后用管式炭化炉烧至炭化,破碎后过100目筛;
步骤2:粉碎:将过磷酸钙、氧化钙、海泡石、凹凸棒石按照设定比例装入球磨机中球磨2~4h,过100目筛;
步骤3:混合:将步骤1和步骤2的材料均匀混合后制得土壤调理剂。
4.根据权利要求3所述的一种绿色高效土壤调理剂的制备方法,其特征在于:所述步骤1中,骨炭为120-160份,骨炭按照质量百分比计由以下成分制成:猪骨占40-50%、牛骨占25-30%、羊骨占15-20%。
5.根据权利要求3所述的一种绿色高效土壤调理剂的制备方法,其特征在于:所述步骤2中,过磷酸钙30-50份、氧化钙10-15份、海泡石5-10份、凹凸棒石5-10份。
6.根据权利要求5所述的一种绿色高效土壤调理剂的制备及施用方法,其特征在于:所述海泡石为使用1mol/L硫酸80℃下酸化、脱镁率为10%的改性海泡石。
7.根据权利要求5所述的一种绿色高效土壤调理剂的制备方法,其特征在于:所述凹凸棒石为使用4mol/L硫酸60℃下酸化的改性凹凸棒石。
8.一种绿色高效土壤调理剂的施用方法,其特征在于:土壤调理剂施用于农田中,在农作物种植前5-12天施入,用量为土壤质量的0.5-1.5wt%,均匀撒到土壤表面,通过翻耕使土壤调理剂与0-15cm的表土充分混匀,浇水,使土壤含水量达到20%-35%,养护5-12天后进行农作物种植。
9.根据权利要求6所述的一种绿色高效土壤调理剂的施用方法,其特征在于:施用的土壤条件为:pH值为5.1,Cd含量为0.89mg/kg,As含量为22.5mg/kg,养护结束后,土壤pH增加至6.9;土壤有效磷增加29%;土壤中有效态Cd的含量降低49.1%,有效态As的含量降低55%。
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