CN112479774A - 一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法，具体涉及肥料领域，其中所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料50‑60份、磷矿粉8‑12份、海藻粉末12‑16份、海藻酸6‑10份、金属结合蛋白6‑10份、椰糠18‑22份、壳聚糖树脂6‑10份、活性炭颗粒8‑12份、亚麻籽油6‑10份，余量为水。本发明通过将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合组合成新的基础肥料，再利用磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水制得包膜浆料，最后采用包膜浆料将基础肥料多次包裹、冷却、造粒，得到的包膜肥料不仅释放缓慢，作用时间长，而且能够有效改善土壤的肥沃程度，并且对土壤中的重金属得到很好的吸附、钝化。

Description

一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及肥料领域，具体涉及改良重金属污染土壤的包膜肥料。
背景技术
化肥在农业生产中起着重要的作用，发展中国家粮食增产50％来自于化肥的作用。但是化肥的当季利用率低(目前我国当季氮肥利用率仅为20％～35％，磷肥的利用率为10％～20％，钾肥的利用率为30％～60％)，远低于世界发达国家利用水平。调查表明我国耕地土壤的点位超标率为19.4％，一些污染严重的土壤已经无法耕种。
从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种金属污染物点位超标率分别为7％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％。土壤中的重金属不仅在作物系统中迁移影响作物的生理化和生长发育而且你能够随着食物链迁移到人体内危害人体健康。一些重金属污染严重的土壤无法再种植农作物，如何处理这些被重金属污染的土壤，如何降低重金属在植物体内的积累量，将是重金属污染土壤再利用面临的重要问题。
目前，国内外用来降解或消除土壤重金属污染的方法基本上可分为物理法、化学法和生物修复法等3大类。采用物理法不仅成本昂贵，且需要特殊的仪器和经过培训的专业人员，更主要的是无法从根本上解决问题。
生物修复法一般是利用生物对环境中的污染物进行降解，具有花费较少、对技术及设备要求不高等优点。
化学法主要是指通过添加外来物质，以改变土壤的化学性质，如通过调节土壤酸碱度、氧化还原电位和阳离子交换量及其它化学性质(如土壤氧化铁、氧化锰和氧化硅等的活性)，或者直接与重金属相结合，从而改变重金属的形态及其生物有效性等，最终抑制或降低作物对重金属的吸收，常见的添加物主要有有机物料、化学改良剂、沉淀剂和粘合剂等。
现有技术中，大多使用化学法进行处理重金属污染问题，一般有采用化学法与肥料结合的形式进行土壤治理，但是生产出来的肥料在重金属处理和土壤肥沃两种功能中只能够兼顾一种。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法，通过将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合组合成新的基础肥料，再利用磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水制得包膜浆料，最后采用包膜浆料将基础肥料多次包裹、冷却、造粒，得到的包膜肥料不仅释放缓慢，作用时间长，而且能够有效改善土壤的肥沃程度，并且对土壤中的重金属得到很好的吸附、钝化，以解决背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种改良重金属污染土壤的包膜肥料，其中所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料50-60份、磷矿粉8-12份、海藻粉末12-16份、海藻酸6-10份、金属结合蛋白6-10份、椰糠18-22份、壳聚糖树脂6-10份、活性炭颗粒8-12份、亚麻籽油6-10份，余量为水。
进一步地，该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料53-57份、磷矿粉9-11份、海藻粉末13-15份、海藻酸7-9份、金属结合蛋白7-9份、椰糠19-21份、壳聚糖树脂7-9份、活性炭颗粒9-11份、亚麻籽油7-9份，余量为水。
进一步地，该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料55份、磷矿粉10份、海藻粉末14份、海藻酸8份、金属结合蛋白8份、椰糠20份、壳聚糖树脂8份、活性炭颗粒10份、亚麻籽油8份，余量为水。
本发明还提供了一种改良重金属污染土壤的包膜肥料的制备方法，具体制备步骤如下：
S1、在按照质量份数准备磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、椰糠、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、亚麻籽油和水，并通过粉碎机分别将椰糠和活性炭颗粒粉碎，备用；
S2、将部分椰糠和水混合浸泡；
S3、浸泡完成后，在基础肥料利用真空蒸发器进行浓缩时，将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合，然后继续蒸发浓缩，得到浓缩肥料；
S4、将磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水加热搅拌，混合均匀后冷却保存，得到包膜浆料备用；
S5、将步骤S3中得到的浓缩肥料加入抛丸机中进行抛丸造粒；
S6、造粒完成后的肥料颗粒冷却后，再与步骤S4中制备的冷却后的包膜浆料混合，混合均匀后过滤出料，将包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中冷却；
S7、将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，造粒完成后，再与包膜浆料进行混合，混合后过滤出料，将再次包裹包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中继续冷却，最后将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，即得包膜肥料成品。
进一步地，所述步骤S1中，椰糠和活性炭颗粒粉碎后过筛，且粉料过筛目数为100-150目。
进一步地，所述步骤S2中椰糠浸泡于水中时，温度为40-50℃，浸泡时间为1-2小时。
进一步地，所述步骤S4中，包膜浆料冷却至20-25℃。
进一步地，所述步骤S6和步骤S7中，包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中后均冷却至20-25℃。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明通过将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合组合成新的基础肥料，再将磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水加热搅拌，冷却后得到冷却的包膜浆料，最后采用包膜浆料将基础肥料多次包裹、冷却、造粒，得到的包膜肥料不仅释放缓慢，作用时间长，而且能够有效改善土壤的肥沃程度，并且对土壤中的重金属得到很好的吸附、钝化；
2、通过采用椰糠，其总孔隙度较大，具有良好的通透性和保水性，能够保证制备时对基础肥料和包浆肥料的吸附、保证在施肥后对肥料有效且缓慢的释放，并且其合理的阳离子代换量，具有良好的物理化学吸附能力，对重金属的吸附力也较强；另外采用椰糠与基础肥料共同混合组合成新的基础肥料，再将其添加到包膜浆料中，最终使用包膜浆料多次包裹基础肥料，从而使椰糠快速吸附更多的包膜浆料和基础肥料，使其缓慢的释放，并且在遇到雨水或是浇灌水时也能够减慢肥料的释放时间，椰糠能够最大化增加肥料的效力和释放时间，从而对土壤的施肥效力好，对重金属的吸附和钝化效果好，作用时间长；
3、通过采用海藻粉末，其中含有的硒元素，能够消除体内重金属积累：具有解除重金属中毒的能力，是部分如汞和银等重金属元素的天然解毒剂，且采用海藻粉末进行包膜能够缓解基础肥料的释放速度和流失，提高肥料的利用率，减少对土壤环境污染；
4、磷矿粉用于重金属的钝化，活性炭粉末能够用于吸附钝化土壤中的重金属；
5、海藻酸能够增加磷在土壤中移动距离，抑制土壤对水溶性磷的固定，使无效磷转化为有效磷，促进根系对磷的吸收，还可以吸收存储钾离子，减少钾在沙土及淋溶强的土壤中随水流失数量，海藻酸与肥料中的氮、磷、钾养分有机结合，缓慢释放，达到长期提供养分，提高氮磷钾的利用率，海藻酸能活化土壤中的微量元素，对抗土壤中磷酸盐对多数微量元素的拮抗作用，有利于植物对微量元素的吸收，修正土壤肥力；
6、金属结合蛋白通过与重金属结合可以有效的减轻重金属对机体的毒害，壳聚糖树脂能够有效吸附重金属，从而降低重金属对土壤的危害。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
该实施例的改良重金属污染土壤的包膜肥料，该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料53-57份、磷矿粉9-11份、海藻粉末13-15份、海藻酸7-9份、金属结合蛋白7-9份、椰糠19-21份、壳聚糖树脂7-9份、活性炭颗粒9-11份、亚麻籽油7-9份，余量为水；
而具体到本实施例中(按重量百分比计)：该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料53份、磷矿粉11份、海藻粉末15份、海藻酸9份、金属结合蛋白9份、椰糠19份、壳聚糖树脂9份、活性炭颗粒11份、亚麻籽油9份，余量为水。
本发明还提供了一种改良重金属污染土壤的包膜肥料的制备方法，具体制备步骤如下：
S1、在按照质量份数准备磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、椰糠、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、亚麻籽油和水，并通过粉碎机分别将椰糠和活性炭颗粒粉碎，椰糠和活性炭颗粒粉碎后过筛，且粉料过筛目数为100目，备用；
S2、将部分椰糠和水混合浸泡，浸泡温度为40℃，浸泡时间为2小时；
S3、浸泡完成后，在基础肥料利用真空蒸发器进行浓缩时，将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合，然后继续蒸发浓缩，得到浓缩肥料；
S4、将磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水加热搅拌，混合均匀后冷却至20℃保存，得到包膜浆料备用；
S5、将步骤S3中得到的浓缩肥料加入抛丸机中进行抛丸造粒；
S6、造粒完成后的肥料颗粒冷却后，再与步骤S4中制备的冷却后的包膜浆料混合，混合均匀后过滤出料，将包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中冷却至20℃；
S7、将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，造粒完成后，再与包膜浆料进行混合，混合后过滤出料，将再次包裹包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中继续冷却至20℃，最后将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，即得包膜肥料成品。
实施例2：
该实施例的改良重金属污染土壤的包膜肥料，该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料53-57份、磷矿粉9-11份、海藻粉末13-15份、海藻酸7-9份、金属结合蛋白7-9份、椰糠19-21份、壳聚糖树脂7-9份、活性炭颗粒9-11份、亚麻籽油7-9份，余量为水；
而具体到本实施例中(按重量百分比计)：该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料55份、磷矿粉10份、海藻粉末14份、海藻酸8份、金属结合蛋白8份、椰糠20份、壳聚糖树脂8份、活性炭颗粒10份、亚麻籽油8份，余量为水。
本发明还提供了一种改良重金属污染土壤的包膜肥料的制备方法，具体制备步骤如下：
S1、在按照质量份数准备磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、椰糠、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、亚麻籽油和水，并通过粉碎机分别将椰糠和活性炭颗粒粉碎，椰糠和活性炭颗粒粉碎后过筛，且粉料过筛目数为130目，备用；
S2、将部分椰糠和水混合浸泡，浸泡温度为45℃，浸泡时间为1.5小时；
S3、浸泡完成后，在基础肥料利用真空蒸发器进行浓缩时，将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合，然后继续蒸发浓缩，得到浓缩肥料；
S4、将磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水加热搅拌，混合均匀后冷却至22℃保存，得到包膜浆料备用；
S5、将步骤S3中得到的浓缩肥料加入抛丸机中进行抛丸造粒；
S6、造粒完成后的肥料颗粒冷却后，再与步骤S4中制备的冷却后的包膜浆料混合，混合均匀后过滤出料，将包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中冷却至22℃；
S7、将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，造粒完成后，再与包膜浆料进行混合，混合后过滤出料，将再次包裹包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中继续冷却至22℃，最后将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，即得包膜肥料成品。
实施例3：
该实施例的改良重金属污染土壤的包膜肥料，该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料53-57份、磷矿粉9-11份、海藻粉末13-15份、海藻酸7-9份、金属结合蛋白7-9份、椰糠19-21份、壳聚糖树脂7-9份、活性炭颗粒9-11份、亚麻籽油7-9份，余量为水；
而具体到本实施例中(按重量百分比计)：该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料57份、磷矿粉9份、海藻粉末13份、海藻酸7份、金属结合蛋白7份、椰糠21份、壳聚糖树脂7份、活性炭颗粒9份、亚麻籽油7份，余量为水。
本发明还提供了一种改良重金属污染土壤的包膜肥料的制备方法，具体制备步骤如下：
S1、在按照质量份数准备磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、椰糠、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、亚麻籽油和水，并通过粉碎机分别将椰糠和活性炭颗粒粉碎，椰糠和活性炭颗粒粉碎后过筛，且粉料过筛目数为150目，备用；
S2、将部分椰糠和水混合浸泡，浸泡温度为50℃，浸泡时间为1小时；
S3、浸泡完成后，在基础肥料利用真空蒸发器进行浓缩时，将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合，然后继续蒸发浓缩，得到浓缩肥料；
S4、将磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水加热搅拌，混合均匀后冷却至25℃保存，得到包膜浆料备用；
S5、将步骤S3中得到的浓缩肥料加入抛丸机中进行抛丸造粒；
S6、造粒完成后的肥料颗粒冷却后，再与步骤S4中制备的冷却后的包膜浆料混合，混合均匀后过滤出料，将包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中冷却至25℃；
S7、将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，造粒完成后，再与包膜浆料进行混合，混合后过滤出料，将再次包裹包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中继续冷却至25℃，最后将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，即得包膜肥料成品。
实施例4：
分别取上述实施例1-3所制得的包膜肥料进行施肥测试，采用25℃的静水浸泡法测试三个实施例中包膜肥料在水中的24h-60天的溶出率，得到以下数据：
Figure BDA0002802656390000081
由上表可知，实施例2中原料配合比例适中，加工过程中各参数值适中，因此得到的包膜肥料功效更好，养分释放更加缓慢，且对土壤中重金属的吸附率更高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种改良重金属污染土壤的包膜肥料，其特征在于：其中所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料50-60份、磷矿粉8-12份、海藻粉末12-16份、海藻酸6-10份、金属结合蛋白6-10份、椰糠18-22份、壳聚糖树脂6-10份、活性炭颗粒8-12份、亚麻籽油6-10份，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料，其特征在于：该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料53-57份、磷矿粉9-11份、海藻粉末13-15份、海藻酸7-9份、金属结合蛋白7-9份、椰糠19-21份、壳聚糖树脂7-9份、活性炭颗粒9-11份、亚麻籽油7-9份，余量为水。
3.根据权利要求1所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料，其特征在于：该包膜肥料所使用的原料(按重量份数计)包括：基础肥料55份、磷矿粉10份、海藻粉末14份、海藻酸8份、金属结合蛋白8份、椰糠20份、壳聚糖树脂8份、活性炭颗粒10份、亚麻籽油8份，余量为水。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料，其特征在于：还包括改良重金属污染土壤的包膜肥料的制备方法，具体制备步骤如下：
S1、在按照质量份数准备磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、椰糠、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、亚麻籽油和水，并通过粉碎机分别将椰糠和活性炭颗粒粉碎，备用；
S2、将部分椰糠和水混合浸泡；
S3、浸泡完成后，在基础肥料利用真空蒸发器进行浓缩时，将浸泡软化后的椰糠与基础肥料共同混合，然后继续蒸发浓缩，得到浓缩肥料；
S4、将磷矿粉、海藻粉末、海藻酸、金属结合蛋白、壳聚糖树脂、活性炭颗粒、剩余的椰糠和水加热搅拌，混合均匀后冷却保存，得到包膜浆料备用；
S5、将步骤S3中得到的浓缩肥料加入抛丸机中进行抛丸造粒；
S6、造粒完成后的肥料颗粒冷却后，再与步骤S4中制备的冷却后的包膜浆料混合，混合均匀后过滤出料，将包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中冷却；
S7、将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，造粒完成后，再与包膜浆料进行混合，混合后过滤出料，将再次包裹包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中继续冷却，最后将冷却后的包浆肥料输送至抛丸造粒机内，再次抛丸造粒，即得包膜肥料成品。
5.根据权利要求1所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，椰糠和活性炭颗粒粉碎后过筛，且粉料过筛目数为100-150目。
6.根据权利要求1所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中椰糠浸泡于水中时，温度为40-50℃，浸泡时间为1-2小时。
7.根据权利要求1所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，包膜浆料冷却至20-25℃。
8.根据权利要求1所述的一种改良重金属污染土壤的包膜肥料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S6和步骤S7中，包裹有包膜浆料的肥料颗粒输送至冷却器中后均冷却至20-25℃。
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