CN113388406A - 一种烟田土壤改良剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤改良剂技术领域,具体公开了一种烟田土壤改良剂及其制备方法和应用。所述的烟田土壤改良剂,其包含如下重量份的组分:活性炭100~200份;烟草复合肥20~40份;饼肥20~40份。所述的活性炭通过如下方法制备得到:(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;(2)将分散液去除溶剂,得活性炭前驱体粉末;(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在惰性气体气氛下,经加热后得产物;将产物洗涤干燥后即得活性炭。所述的烟叶土壤改良剂加入全新方法制备得到的活性炭后,可以有效地吸附钝化土壤中的重金属,可以有效地抑制烟叶对重金属的吸收。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良剂技术领域,具体涉及一种烟田土壤改良剂及其制备方法和应用。
背景技术
现阶段我国土壤污染严重,土壤污染物中以重金属比较突出,重金属不能为土壤微生物所分解,而易于积累,转化为毒性更大的甲基化合物,甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积,严重危害人体健康。在烟草种植过程中,同样存在重金属污染;因此,提供一种能够修复重金属污染的烟田土壤的土壤改良剂具有重要的应用价值。
发明内容
鉴于此,本发明提供了一种烟田土壤改良剂;所述的烟田土壤改良剂具有优异的修复酸污染或重金属污染的烟田土壤的作用。
本发明的技术方案如下:
一种烟田土壤改良剂,其包含如下重量份的组分:
活性炭 100~200份;烟草复合肥 20~40份;饼肥 20~40份。
优选地,所述的烟田土壤改良剂,其包含如下重量份的组分:
活性炭 130~180份;烟草复合肥 20~30份;饼肥 30~40份。
最优选地,所述的烟田土壤改良剂,其包含如下重量份的组分:
活性炭 150份;烟草复合肥 27份;饼肥 30份。
优选地,所述的烟草复合肥是指含有N、P2O5以及K2O的烟草复合物。
具体地,所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;
(2)将分散液去除溶剂,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在惰性气体气氛下,经加热后得产物;将产物洗涤干燥后即得活性炭。
所述的烟秆粉是指将烟草秸秆进行粉碎后的粉末。
发明人在经大量的试验研究表明,将硝酸锰以及次磷酸钾与烟秆粉混合制备活性炭前驱体粉末,然后进行碳化,可以制备得到同时具有微孔、中孔和大孔结构的活性炭。采用同时具有微孔、中孔和大孔结构的活性炭作为烟田土壤改良剂的原料,使得烟田土壤改良剂可以有效地吸附钝化土壤中的重金属,可以有效地抑制烟叶对重金属的吸收。同时,采用上述方法制备得到的活性炭还可以有效的修复酸污染的烟田土壤。
优选地,步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1~3:1~3:3~8。
进一步优选地,步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1~2:2~3:4~6。
最优选地,步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:2:2:5。
优选地,步骤(2)中将分散液去除溶剂的具体方法为,将分散液放入烘箱中将溶剂烘干得到粉末,即所述的活性炭前驱体粉末。
优选地,步骤(3)中所述的惰性气体为氮气,所述氮气的流速为2~4mL/min;最优选地,所述氮气的流速为3mL/min。
优选地,步骤(3)中所述的加热是指以4~6℃/min的速度升温至800~850℃,保温1~3h。
最优选地,步骤(3)中所述的加热是指以5℃/min的速度升温至850℃,保温2h。
优选地,步骤(3)中所述的加热具体为:先以2~3℃/min的速度升温至400~450℃,保温0.5~1h;接着以2~3℃/min的速度升温至762~780℃,保温0.5~1h;然后降温至700~730℃,再以4~5℃/min的速度升温至800~850℃,保温1~2h。
最优选地,步骤(3)中所述的加热具体为:先以2℃/min的速度升温至430℃,保温0.5h;接着以3℃/min的速度升温至762℃,保温0.5h;然后降温至720℃,再以5℃/min的速度升温至850℃,保温1.5h。
发明人进一步研究发现,将硝酸锰以及次磷酸钾与烟秆粉混合制备活性炭前驱体粉末,然后在上述三阶段加热条件下进行碳化,可以得到孔径范围窄,孔径范围可控的具有微孔、中孔和大孔结构的活性炭。进一步研究表明:采用上述三阶段加热条件下制备得到的特定窄范围的微孔、中孔和大孔结构的活性炭作为烟田土壤改良剂的原料,使得烟田土壤改良剂对土壤中重金属的吸附和钝化能力进一步加强,进一步有效抑制了其对重金属的吸收。
本发明还提供一种上述烟田土壤改良剂的制备方法,该方法具体为:将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
本发明还提供一种上述烟田土壤改良剂在修复酸污染或重金属污染的烟田土壤中的应用。
优选地,在修复酸污染或重金属污染的烟田土壤时,上述烟田土壤改良剂的施用量为50~150kg/亩。
有益效果:本发明提供了一种全新组成的烟田土壤改良剂;所述的烟叶土壤改良剂加入全新方法制备得到的活性炭后,可以有效地吸附钝化土壤中的重金属,可以有效地抑制烟叶对重金属的吸收。同时,采用上述方法制备得到的活性炭还可以有效的修复酸污染的烟田土壤。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步解释,但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1烟田土壤改良剂的制备
土壤改良剂的重量份组成:活性炭 150份;烟草复合肥(N、P2O5以及K2O的含量≥45.0%) 27份;饼肥 30份。
所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;其中,烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:2:2:5;
(2)将分散液放入烘箱中于120℃下加热12h烘干,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在氮气气氛下(流速为3mL/min),经加热后得产物;将产物洗涤(用蒸馏水洗涤)干燥后即得活性炭;
步骤(3)中所述的加热是指以5℃/min的速度升温至850℃,保温2h。
土壤改良剂的制备方法:将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
实施例2烟田土壤改良剂的制备
土壤改良剂的重量份组成:活性炭 100份;烟草复合肥(N、P2O5以及K2O的含量≥45.0%) 40份;饼肥 20份。
所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;其中,烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1:3:6;
(2)将分散液放入烘箱中于120℃下加热12h烘干,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在氮气气氛下(流速为2mL/min),经加热后得产物;将产物洗涤(用蒸馏水洗涤)干燥后即得活性炭;
步骤(3)中所述的加热是指以4℃/min的速度升温至850℃,保温2h。
土壤改良剂的制备方法:将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
实施例3烟田土壤改良剂的制备
土壤改良剂的重量份组成:活性炭 200份;烟草复合肥(N、P2O5以及K2O的含量≥45.0%) 20份;饼肥 40份。
所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;其中,烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:3:1:8;
(2)将分散液放入烘箱中于120℃下加热12h烘干,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在氮气气氛下(流速为4mL/min),经加热后得产物;将产物洗涤(用蒸馏水洗涤)干燥后即得活性炭;
步骤(3)中所述的加热是指以6℃/min的速度升温至850℃,保温2h。
土壤改良剂的制备方法:将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
实施例4烟田土壤改良剂的制备
土壤改良剂的重量份组成:活性炭 150份;烟草复合肥(N、P2O5以及K2O的含量≥45.0%) 27份;饼肥 30份。
所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;其中,烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:2:2:5;
(2)将分散液放入烘箱中于120℃下加热12h烘干,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在氮气气氛下(流速为3mL/min),经加热后得产物;将产物洗涤(用蒸馏水洗涤)干燥后即得活性炭;
步骤(3)中所述的加热具体为:先以2℃/min的速度升温至430℃,保温0.5h;接着以3℃/min的速度升温至762℃,保温0.5h;然后降温至720℃,再以5℃/min的速度升温至850℃,保温1.5h。
土壤改良剂的制备方法:将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
对比例1
土壤改良剂的重量份组成:活性炭 150份;烟草复合肥(N、P2O5以及K2O的含量≥45.0%) 27份;饼肥 30份。
所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉分散在去离子水中,形成分散液;其中,烟秆粉以及去离子水的质量比为1:5;
(2)将分散液放入烘箱中于120℃下加热12h烘干,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在氮气气氛下(流速为3mL/min),经加热后得产物;将产物洗涤(用蒸馏水洗涤)干燥后即得活性炭;
步骤(3)中所述的加热是指以5℃/min的速度升温至850℃,保温2h。
土壤改良剂的制备方法:将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
对比例1与实施1的区别在于:活性炭的制备方法不同;实施例1是将硝酸锰以及次磷酸钾与烟秆粉混合制备活性炭前驱体粉末,然后进行碳化制备活性炭;而对比例1在制备活性炭前驱体粉末中不加入硝酸锰以及次磷酸钾。
对比例2
土壤改良剂的重量份组成:烟草复合肥(N、P2O5以及K2O的含量≥45.0%)27份;饼肥 30份。
土壤改良剂的制备方法:将烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
对比例2与实施1的区别在于:对比例2中不添加活性炭。
实验例
在温室大棚内,人工制备镉污染的酸性土壤;将镉污染的酸性土壤分成7份;其中6份分别按5%的添加量添加实施例1~4以及对比例1~2制备得到的土壤改良剂作为实验组1~6;剩余的1份添加5%的无镉污染的中性土壤作为对照组。其中一份,不添加任何土壤改良剂;将实验组1~6以及对照组的土壤放置半个月后,在各实验组以及对照组的土壤中按常规的种植方法种植烟草。收获烟草后,各实验组选取植株大小一致的20株烟叶,检测烟叶下叶部中镉的含量;同时测试土壤中的pH值;20株烟叶以及pH值的测试结果的平均值见表1。
表1.土壤改良剂对烟叶中镉含量以及土壤pH值的影响
实验组 | 添加的样品种类 | Cd含量(mg/kg) | 土壤pH值 |
实验组1 | 实施例1烟田土壤改良剂 | 6.72 | 6.75 |
实验组2 | 实施例2烟田土壤改良剂 | 7.21 | 6.62 |
实验组3 | 实施例3烟田土壤改良剂 | 7.03 | 6.83 |
实验组4 | 实施例4烟田土壤改良剂 | 2.34 | 6.98 |
实验组5 | 对比例1烟田土壤改良剂 | 18.17 | 6.21 |
实验组6 | 对比例2烟田土壤改良剂 | 20.26 | 5.94 |
对照组 | - | 21.35 | 5.88 |
从表1试验数据可以看出,与对照组相比,实验组1~3在镉污染的酸性土壤中添加了实施例1~3的烟田土壤改良剂后,其烟叶下叶部中镉的含量大幅降低,土壤的pH值接近恢复中性;这说明本发明制备得到的烟田土壤改良剂可以有效地吸附钝化土壤中的重金属,可以有效地抑制烟叶对重金属的吸收;可以有效的修复酸污染的烟田土壤。
由实验组6与对照组相比可以看出,实验组6其烟叶下叶部中镉的含量大幅以及土壤的pH值与对照组几乎接近;而实验组6中的烟田土壤改良剂中并不添加由本发明方法制备得到的活性炭;这说明由本发明方法制备得到的活性炭在烟田土壤改良剂中发挥着吸附钝化土壤中的重金属、抑制烟叶对重金属的吸收以及修复酸污染的烟田土壤的作用。
由实验组1、5与对照组相比可以看出,实验组1烟叶下叶部中镉的含量远远小于实验组5;这说明活性炭的制备方法对于烟田土壤改良剂是否具有优异的吸附钝化土壤中的重金属以及抑制烟叶对重金属的吸收起着决定性的作用;烟田土壤改良剂中加入了实施例1制备得到的活性炭(即将硝酸锰以及次磷酸钾与烟秆粉混合制备活性炭前驱体粉末,然后进行碳化制备活性炭)后,具备了优异的吸附钝化土壤中的重金属以及抑制烟叶对重金属的吸收的作用;而烟田土壤改良剂中加入了对比例1制备得到的活性炭(即在制备活性炭时,活性炭前驱体粉末中不加入硝酸锰以及次磷酸钾),并不具有优异的吸附钝化土壤中的重金属以及抑制烟叶对重金属的吸收的作用。
由实验组1与4相比可以看出,实验组4烟叶下叶部中镉的含量相比与实验组1进一步大幅降低;这说明活性炭制备过程中的加热条件进一步决定着其吸附钝化土壤中的重金属的能力;将硝酸锰以及次磷酸钾与烟秆粉混合制备活性炭前驱体粉末,然后在本发明所述三阶段加热条件下进行碳化得到的活性炭,应用到烟田土壤改良剂中,使得烟田土壤改良剂对土壤中重金属的吸附和钝化能力进一步加强,进一步有效抑制了其对重金属的吸收。
Claims (10)
1.一种烟田土壤改良剂,其特征在于,包含如下重量份的组分:
活性炭 100~200份;烟草复合肥 20~40份;饼肥 20~40份。
2.根据权利要求1所述的烟田土壤改良剂,其特征在于,包含如下重量份的组分:
活性炭 130~180份;烟草复合肥 20~30份;饼肥 30~40份。
3.根据权利要求1所述的烟田土壤改良剂,其特征在于,包含如下重量份的组分:
活性炭150份;烟草复合肥27份;饼肥30份。
4.根据权利要求1所述的烟田土壤改良剂,其特征在于,所述的烟草复合肥是指含有N、P2O5以及K2O的烟草复合物。
5.根据权利要求1所述的烟田土壤改良剂,其特征在于,所述的活性炭通过如下方法制备得到:
(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中,形成分散液;
(2)将分散液去除溶剂,得活性炭前驱体粉末;
(3)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中,在惰性气体气氛下,经加热后得产物;将产物洗涤干燥后即得活性炭。
6.根据权利要求1所述的烟田土壤改良剂,其特征在于,步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1~3:1~3:3~8;进一步优选地,步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:1~2:2~3:4~6;最优选地,步骤(1)中烟秆粉、硝酸锰、次磷酸钾以及去离子水的质量比为1:2:2:5。
7.根据权利要求5所述的烟田土壤改良剂,其特征在于,步骤(3)中所述的加热是指以2~6℃/min的速度升温至800~850℃,保温1~3h。
8.权利要求1~7任一项所述的烟田土壤改良剂的制备方法,其特征在于,将活性炭、烟草复合肥以及饼肥混合均匀即得所述的烟田土壤改良剂。
9.权利要求1~7任一项所述的烟田土壤改良剂在修复酸污染或重金属污染的烟田土壤中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,在修复酸污染或重金属污染的烟田土壤时,权利要求1~7任一项所述的烟田土壤改良剂的施用量为50~150kg/亩。
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