CN113337289B - 一种天然土壤修复剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂。本发明的天然土壤修复剂修复效率高，原料为天然的石花菜，对土壤无任何二次污染，修复成本低、修复周期短。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然土壤修复剂。
背景技术
土壤是人类赖以生存的资源，也是大自然最具循环能力的资源，由于现代工业的不断发展，大量重金属进入土壤，导致土壤严重恶化。重金属在土壤中的积累、迁移不仅危害区域生态安全，影响动植物的生长发育，而且通过食物链进入人体，危害暴露区人体健康，导致一些慢性病、畸形、癌症等的发生。矿区和冶炼区产生的废水、废气、废渣的外排对当地的土壤构成污染，容易产生土壤重金属污染，这些地区植物中重金属含量是否超标一直是比较受关注的问题。
世界各国都在对土壤重金属污染修复技术进行广泛研究，其主要修复方法有:工程修复措施、化学修复措施、生物修复措施等。生物修复是20世纪90年代初发展起来的利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。其基本原理是利用特定的植物、动物或微生物消减、净化土壤中的重金属或降低重金属的毒性。该方法属于原位修复，成本低、效果好，易于操作，日益受到人们的重视，成为污染土壤修复研究的热点。其中植物修复技术具有费用低廉、不破坏土体结构、美化环境、易于为社会所接受等优点。为了提高植物修复技术效率，目前研究主要在两方面:一是通过添加络合物、表面活性剂以及通入电流等一系列调控措施，改良土壤的理化性状，提高土壤重金属的生物有效性，使其易于被植物吸收；二是利用转基因技术等基因工程方法，改良已发现的超富集植物或耐性植物，培育具有强耐性、高累积性、大生物量的植物品种，将其应用于实际修复。目前关于大型海藻对重金属去除能力的研究多见于废水处理领域，一般将海藻制成干粉作为吸附剂用于废水中重金属的吸附。冯咏梅等利用海黍子干粉作为吸附剂对镍吸附性能好，邓莉萍利用对进行过富营养化污水处理回收的刚毛藻干粉可用来进行废水重金属的吸附，并可以进行循环利用。在大型海藻对海水中重金属的去除研究中，魏海峰进行了孔石莼对铅、铜和重金属的吸收实验，发现藻体对铜和重金属具有强吸收能力。吴海一等研究发现，鼠尾藻对海水中重金属锌、重金属的积累量同海水中重金属浓度及处理时间呈正相关，并且表现出对海水中锌污染有较强的去除能力。朱明等研究表明浒苔对水体中重金属铅具有较好的去除。当水体中有多种重金属存在时，各种重金属同海藻的相互作用，会影响海藻对重金属的富集，王增焕等研究表明龙须菜对铜和重金属有较强的富集能力，并且富集效果在铜和重金属共存时高于单一元素。杨秀丽在锌对海带铅的吸附影响的研究中，发现随着锌浓度的增加，海带对铅的富集呈现出先增加后降低的趋势。可见，大型海藻对多种重金属的富集能力和生理机制较单一元素的富集更为复杂，需要进行更多的研究。
可见，目前海藻主要用于海水重金属的去除中，而将海藻用于土壤修复中的相关技术研究鲜有报道。
专利文献CN104128363B提供了一种利用交联剂结构修饰海藻修复重金属污染土壤的方法，然而面对当前复杂严峻的土壤修复形式，现有的利用海藻来修复土壤的技术方法和技术效果仍需要进一步提高。
发明内容
为了解决现有技术中利用海藻来修复土壤的技术方法和技术效果有待进一步提高的技术问题，本发明提出了如下技术方案：
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
优选地，S1中升温加热温度为45～55℃。
优选地，S2中搅拌速度为100～120rpm。
优选地，S2中搅拌时间为2.5～3.5h。
优选地，S3中搅拌时间为1～2h。
优选地，S3中烘干温度为95～105℃。
优选地，S3中烘干温度为15～25min。
其中，交联剂由化合物I和化合物II按照质量比为3:1构成；
化合物I：
化合物II：
本发明的技术方案具有如下由益效果：
本发明的天然土壤修复剂修复效率高，原料为天然的石花菜，对土壤无任何二次污染，修复成本低、修复周期短；选用的特定复配交联剂能够更好地对石花菜进行结构修饰，可以最大限度提高石花菜的吸附容量和吸附效率，实现重金属的最佳稳定化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和对比例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
其中，S1中升温加热温度为45℃，S2中搅拌速度为100rpm，S2中搅拌时间为2.5h，S3中搅拌时间为1h，S3中烘干温度为95℃，S3中烘干温度为15min；其中，交联剂由化合物I和化合物II按照质量比为3:1构成；
化合物I：
化合物II：
实施例2
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
其中，S1中升温加热温度为50℃，S2中搅拌速度为110rpm，S2中搅拌时间为3h，S3中搅拌时间为1.5h，S3中烘干温度为100℃，S3中烘干温度为20min；其中，交联剂由化合物I和化合物II按照质量比为3:1构成；
化合物I：
化合物II：
实施例3
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
其中，S1中升温加热温度为55℃，S2中搅拌速度为120rpm，S2中搅拌时间为3.5h，S3中搅拌时间为2h，S3中烘干温度为105℃，S3中烘干温度为25min；其中，交联剂由化合物I和化合物II按照质量比为3:1构成；
化合物I：
化合物II：
对比例1
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
其中，S1中升温加热温度为50℃，S2中搅拌速度为110rpm，S2中搅拌时间为3h，S3中搅拌时间为1.5h，S3中烘干温度为100℃，S3中烘干温度为20min；其中，交联剂由苯磺酸和化合物II按照质量比为3:1构成；
化合物II：
对比例2
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
其中，S1中升温加热温度为50℃，S2中搅拌速度为110rpm，S2中搅拌时间为3h，S3中搅拌时间为1.5h，S3中烘干温度为100℃，S3中烘干温度为20min；其中，交联剂由化合物I和表氯醇按照质量比为3:1构成；
化合物I：
对比例3
一种天然土壤修复剂，该天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：
S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；
S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；
S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
其中，S1中升温加热温度为50℃，S2中搅拌速度为110rpm，S2中搅拌时间为3h，S3中搅拌时间为1.5h，S3中烘干温度为100℃，S3中烘干温度为20min；其中，交联剂由化合物I构成；
化合物I：
效果表征：在60kg镉污染土壤的表面施加2kg的天然土壤修复剂，将受污染土壤表层的20cm厚的土壤与施加的石花菜粉末通过翻耕的方式混合均匀；经过2周，实现重金属的稳定化，通过H2SO4-HNO3浸提法(参照CN104128363B)测试有效态的镉的下降情况，结果列于下表中：
| 编号 | 初始镉含量 | 修复后镉含量 |
| 实施例2 | 2mg/kg | 1.0×10<sup>-2</sup>mg/kg |
| 对比例1 | 2mg/kg | 8.0×10<sup>-2</sup>mg/kg |
| 对比例2 | 2mg/kg | 1.1×10<sup>-1</sup>mg/kg |
| 对比例3 | 2mg/kg | 2.6×10<sup>-1</sup>mg/kg |
上述结果表明：相比于现有技术，本发明创造性选用的特定复配交联剂能够更好地对石花菜进行结构修饰，进而提高石花菜的吸附容量和吸附效率，实现重金属的最佳稳定化。从实施例2和对比例1-3的效果数据可以看出，并非任意的两种交联剂复配均能达到理想的修饰效果(对比例1和2)，本发明创造性选用的两种特定的交联剂能够发生协同结构修饰的技术效果(实施例2)，而现有技术中大部分交联剂复配仅为加和效应，甚至为负协同效应。
Claims (7)
1.一种天然土壤修复剂，其特征在于，所述天然土壤修复剂采用如下方法制备得到：S1挑选石花菜200重量份，自然风干并机械破碎；S2在破碎的石花菜料中加入35重量份交联剂和75重量份水，升温加热，搅拌；S3降至室温后继续搅拌，过滤剩余交联剂后烘干，破碎至粒径小于40目，即得天然土壤修复剂；
所述交联剂由化合物I和化合物II按照质量比为3:1构成；
化合物I：
化合物II：
2.根据权利要求1所述的天然土壤修复剂，其特征在于，所述S1中升温加热温度为45～55℃。
3.根据权利要求1所述的天然土壤修复剂，其特征在于，所述S2中搅拌速度为100～120rpm。
4.根据权利要求1所述的天然土壤修复剂，其特征在于，所述S2中搅拌时间为2.5～3.5h。
5.根据权利要求1所述的天然土壤修复剂，其特征在于，所述S3中搅拌时间为1～2h。
6.根据权利要求1所述的天然土壤修复剂，其特征在于，所述S3中烘干温度为95～105℃。
7.根据权利要求1所述的天然土壤修复剂，其特征在于，所述S3中烘干温度为15～25min。
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