CN113087578A - 一种具土壤重金属修复功能的化肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具土壤重金属修复功能的化肥及其制备方法，所述化肥包括肥料及重金属修复材料；其中，所述重金属修复材料由包括但不限于聚硫酸铁、硫酸亚铁、腐殖酸钠、软锰矿粉、钙基膨润土、熟石灰、凹凸棒土、矸石、石英、粘土、铝矾土、炭黑等加工制成。本发明将土壤中的活性重金属转化为具有稳定性的矿物类结构材料，长期稳定可靠。本产品适用于土壤中重金属含量未达到严重超标的污染程度，通过使用该有机肥料可以有效去除减弱土壤重金属元素对农作物的影响，已达到土壤作物免受重金属元素的危害，降低农产品作物中的重金属含量，保障其质量安全。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境修复技术领域，具体涉及一种具有土壤重金属修复功能的化肥及其制备方法。
背景技术
土壤是地球生态系统的重要组成部分，土壤的理化性质影响植物的生长，尤其是土壤重金属污染对植物的生长造成影响，土壤重金属会通过食物链进入植物进而进入人体或其他动物体内进行富集，影响人类生命健康。
由于空气、灌溉等原因，农田土壤中存在一定程度的重金属污染，虽含量不高，但随着时间的累积，势必会造成作物甚至人体健康的危害。目前，土壤重金属污染修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复。其中物理修复的方法有客土工程、电修复法、电热修复、热处理法和土壤淋洗法；化学修复的方法有土壤稳定化法、光催化降解法和改良法；生物修复的方法有植物修复、动物修复和微生物修复。
发明内容
为此，本发明提供一种具重金属修复功能的化肥，以解决由于空气、灌溉等原因而导致的土壤中含有较多重金属元素的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种具土壤重金属修复功能的化肥，所述化肥包括肥料和重金属修复材料；其中，所述重金属修复材料包括但不限于以下组分：聚硫酸铁、硫酸亚铁、腐殖酸钠、软锰矿粉、钙基膨润土、熟石灰、凹凸棒土、煤矸石、石英、粘土、铝矾土、炭黑。
本发明的一个实施例中，所述重金属修复材料包括以下质量份数的原料：聚硫酸铁5-10份、硫酸亚铁5-10份、腐殖酸钠10-15份、软锰矿粉10-15份、钙基膨润土0-10份、熟石灰5-10份、凹凸棒土5-10份、煤矸石5-10份、石英10-15份、粘土10-20份、铝矾土5-10份、炭黑5-10份。
本发明的一个实施例中，所述化肥中，所述肥料的占化肥的质量百分数为5％-95％、所述重金属修复材料占化肥的质量百分数为5％-95％。
本发明实施例提供一种制备所述的具土壤重金属修复功能的化肥的方法，其包括：
根据土壤污染元素及污染程度程度按照比例取肥料及重金属修复材料充分搅拌混合，得到所述具土壤重金属修复功能的化肥；
其中，所述重金属修复材料的制备过程为：首先将所述煤矸石、石英、粘土、铝矾土和炭黑按比例混合，得到混合均匀的混合物料；
向所述混合物料中加入占混合物料2％～10％的水，研磨均匀，得到混合均匀的混合物料；
将所述混合均匀的混合物料球磨成型、烧结，得到陶瓷混合材料；
将所述陶瓷混合材料与聚硫酸铁、硫酸亚铁、腐殖酸钠、软锰矿粉、钙基膨润土、熟石灰、凹凸棒土充分混合，得到所述重金属修复材料。
本发明的一个实施例中，所述重金属修复材料包括以下质量份数的原料：聚硫酸铁5-10份、硫酸亚铁5-10份、腐殖酸钠10-15份、软锰矿粉10-15份、钙基膨润土0-10份、熟石灰5-10份、凹凸棒土5-10份、煤矸石5-10份、石英10-15份、粘土10-20份、铝矾土5-10份、炭黑5-10份。
本发明的一个实施例中，所述腐殖酸钠中，水溶性腐殖酸含量大于70％，粒度80～120目。
本发明的一个实施例中，所述软锰矿粉中，二氧化锰含量大于60％，粒度为80～200目。
本发明的一个实施例中，所述烧结温度为1100℃-1250℃，烧结时间为0.5-2小时。
本发明的一个实施例中，所述肥料为化肥。
本发明具有如下优点：
本发明实施例利用一种具有靶向键合功能的重金属修复材料与化肥进行混合，将土壤中的活性重金属转化为具有长期稳定性的矿物类结构材料，从而减少土壤中活性重金属向作物的迁移富集，靶向键合重金属的修复材料具矿物结构，长期稳定可靠。
本发明适用于土壤中重金属含量未达到严重超标的污染程度，通过使用该肥料可以有效去除减弱土壤重金属元素对农作物的影响，已达到土壤作物免受重金属元素的危害，降低农产品作物中的重金属含量，保障其质量安全；不会由于酸雨或耕种造成的土壤酸化而再次释放重金属，化学稳定性强；不吸收土壤中Mg、Ca、Na等有益元素而影响作物的生长，安全友好无害。
重金属修复材料结合重金属后，其使得重金属不溶于水而避免造成重金属扩散污染地表或地下水，物理稳定性好；具有改善土壤团粒作用，增高农产品产量；只需与化肥均匀掺和，之后通过常规方式施撒，技术操作简单，无需额外的田间劳作，长期综合成本较低。
本发发明的化肥中的重金属修复材料与化肥进行拌和，根据土壤污染实际情况确定添加修复材料的占比。在土壤被重金属污染前期，进行土壤修复，投资低。
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、本发明的具土壤重金属修复功能的化肥的制备方法
本实施例提供的具土壤重金属修复功能的化肥，其包括重金属修复材料和化肥，其中，重金属修复材料由包括聚硫酸铁、硫酸亚铁、腐殖酸钠、软锰矿粉、钙基膨润土、熟石灰、凹凸棒土、煤矸石、石英、粘土、铝矾土、炭黑等。重金属修复材料包括以下质量份数的原料：聚硫酸铁7份、硫酸亚铁8份、腐殖酸钠12份、软锰矿粉13份、钙基膨润土5份、熟石灰6份、凹凸棒土8份、煤矸石6份、石英12份、粘土10份、铝矾土6份、炭黑7份。
本发明实施例的具土壤重金属修复功能的化肥的制备方法包括以下步骤：
步骤一、选取肥料；
步骤二、重金属修复材料的制备
1)混合料的制备：首先将煤矸石、石英、粘土、铝矾土和炭黑按上述比例混合，得到混合均匀的混合物料；
2)向步骤1)所得混合物料中加入占混合物料2％-7％的水，采用快速磨混合均匀，得到混合均匀的物料；
3)颗粒的制备：将步骤2)处理后的混合均匀的混合物料烘干并球磨后用机械成球的方法成型；
4)烧结：将步骤3)制得的小球烘干后放入电炉中，按照一定的烧成工艺，最高烧成温度为1100℃-1250℃，烧结0.5-2小时，冷却后得到陶瓷混合材料；
5)将陶瓷材料与其余成分混合，其中其余成分的质量份数为：聚硫酸铁7份、硫酸亚铁8份、腐殖酸钠12份、软锰矿粉13份、钙基膨润土5份、熟石灰6份、凹凸棒土8份，得到重金属修复材料。
将质量百分数为30％的重金属修复材料与质量百分数为70％的化肥充分搅拌混合，得到具有重金属修复功能的化肥。
本发明实施例中的化肥，也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等肥料。
试验实施例
本发明实施例1制备的化肥与现有化肥对重金属污染土壤处理的试验。
以贺州某地农田为实验田，种植水稻，并设置一组对照组；其中，对照组施撒市场上的化肥，实验组施撒本发明实施例1制备的加入重金属修复材料的化肥。
(1)种植前，取农田土壤样品，送往实验室测试其重金属含量，从而确定加入重金属修复材料的比例；土壤样品各重金属含量及有效态含量见下表1(PH＝5.8)，土壤样品各重金属及有效态含量统计表本次试验使用实施例1制备的化肥。
表1
(2)进行农作物水稻的种植，其中对照组施撒市场上的化肥，实验组施撒加入实施例1制备的含重金属修复材料的化肥；农作物成熟后，分别采集试验田及对照组的土壤样品及作物样品，土壤样品测试土壤样品中的重金属总含量及有效态含量，作物样品测试作物中的重金属含量，见表2和表3，表2第一次施撒后土壤样品各重金属及有效态含量统计表、表3第一次施撒后作物样品各重金属含量统计表。
表2
表3
(3)在此基础上，种植第二批作物，同样对照组施撒市场上的化肥，实验组施撒加入实施例1制备的重金属修复材料的化肥；农作物成熟后，分别采集试验田及对照组的土壤样品及作物样品，土壤样品测试土壤样品中的重金属总含量及有效态含量，作物样品测试作物中的重金属含量如表4第二次施撒后土壤样品各重金属及有效态含量统计表和表5第二次施撒后作物样品各重金属含量统计表。
表4
表5
通过实验可知，施撒本发明实施例1制备的重金属修复材料化肥的土壤中重金属总含量并没有明显的较少，有效态含量及作物中的重金属含量有一定程度的减少，且每施撒一次，都有显著的效果；当作物中的重金属含量不超标时，即可施撒市场上的化肥。
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 (9)
1.一种具土壤重金属修复功能的化肥，其特征在于，所述化肥包括肥料和重金属修复材料；其中，所述重金属修复材料包括以下组分：聚硫酸铁、硫酸亚铁、腐殖酸钠、软锰矿粉、钙基膨润土、熟石灰、凹凸棒土、煤矸石、石英、粘土、铝矾土、炭黑。
2.如权利要求1所述的具土壤重金属修复功能的化肥，其特征在于，
所述重金属修复材料包括以下质量份数的原料：聚硫酸铁5-10份、硫酸亚铁5-10份、腐殖酸钠10-15份、软锰矿粉10-15份、钙基膨润土0-10份、熟石灰5-10份、凹凸棒土5-10份、煤矸石5-10份、石英10-15份、粘土10-20份、铝矾土5-10份、炭黑5-10份。
3.如权利要求1所述的具土壤重金属修复功能的化肥，其特征在于，
所述化肥中，所述肥料的占化肥的质量百分数为5％-95％、所述重金属修复材料占化肥的质量百分数为5％-95％。
4.一种制备权利要求1至3中任一项所述的具土壤重金属修复功能的化肥的方法，其包括：
根据土壤污染元素及污染程度程度按照比例取肥料及重金属修复材料充分搅拌混合，得到所述具土壤重金属修复功能的化肥；
其中，所述重金属修复材料的制备过程为：首先将所述煤矸石、石英、粘土、铝矾土和炭黑按比例混合，得到混合均匀的混合物料；
向所述混合物料中加入占混合物料2％～10％的水，研磨均匀，得到混合均匀的混合物料；
将所述混合均匀的混合物料球磨成型、烧结，得到陶瓷混合材料；
将所述陶瓷混合材料与聚硫酸铁、硫酸亚铁、腐殖酸钠、软锰矿粉、钙基膨润土、熟石灰、凹凸棒土充分混合，得到所述重金属修复材料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述重金属修复材料包括以下质量份数的原料：聚硫酸铁5-10份、硫酸亚铁5-10份、腐殖酸钠10-15份、软锰矿粉10-15份、钙基膨润土0-10份、熟石灰5-10份、凹凸棒土5-10份、煤矸石5-10份、石英10-15份、粘土10-20份、铝矾土5-10份、炭黑5-10份。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述腐殖酸钠中，水溶性腐殖酸含量大于70％，粒度80～120目。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述软锰矿粉中，二氧化锰含量大于60％，粒度为80～200目。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述烧结温度为1100℃-1250℃，烧结时间为0.5-2小时。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述肥料为化肥。
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