CN116586419A - 一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,涉及土壤污染治理技术领域;本发明的矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,是将矿物质肥施入盐碱地土壤农田,通过犁、耙与土壤混匀;其中,矿物质肥包括废盐酸、氮肥、磷肥、钾肥、中药渣、黏土矿物;废盐酸包括盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸;氮肥包括硝酸铵、硝酸钠、尿素;所述磷肥包括磷酸二铵;所述中药渣包括忍冬、钩藤、蟾酥;所述黏土矿物包括高岭土、蒙脱土、伊利石、膨润土、滑石、云母、蛭石、绿泥石、海泡石中的一种或两种以上混合物。本发明的矿物质肥对重金属污染土壤的修复效果较好。
Description
技术领域
本发明涉及土壤污染治理技术领域,具体为一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的基本资源,盐碱地是盐类集积的一个种类,是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长的土地,盐碱地可以分为轻盐碱地、中度盐碱地和重盐碱地,其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配,从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来,一些被盐碱地同时被重金属污染,由于工业“三废”的大量排放使得农田遭受了不同程度的重金属污染不但直接影响到农产品的安全也日益威胁到动物和人类的健康和生存。
目前我国的重金属污染问题日趋严已经引起了国家的高度重视,我们所知的土壤重金属污染是指汞、镉、镍、铬、钒、砷、硒、铁、锰、铜、锌、铅等元素在土壤中的含量超标。这其中相当一部分是生物所必需的微量元素另有一些重金属则表现为环境污染物。目前研究较多的是镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)和汞(Hg)。由于重金属进入土壤后不易分解、转化和富集以及土壤系统本身的结构的复杂性使得土壤重金属污染的治理十分困难。因此,亟需一种对重金属污染土壤的修复效果较好的矿物质肥来解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种矿物质肥,按重量份数计包括:13~25份废盐酸、51~69份氮肥、26~34份磷肥、13~17份钾肥、60~90份中药渣、90~120份黏土矿物。
进一步地,所述废盐酸包括盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为60~90g/L,钛含量为1~3g/L。
进一步地,所述氮肥包括硝酸铵、硝酸钠、尿素中的一种或两种以上混合物。
进一步地,所述磷肥包括磷酸二铵、五氧化二磷中的一种或两种混合物。
进一步地,所述中药渣包括忍冬、钩藤、蟾酥中的一种或两种以上混合物。
进一步地,所述黏土矿物包括高岭土、蒙脱土、伊利石、膨润土、滑石、云母、蛭石、绿泥石、海泡石中的一种或两种以上混合物。
本发明提供了一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:13~25质量份废盐酸、51~69质量份氮肥、26~34质量份磷肥、13~17质量份钾肥、60~90质量份中药渣、90~120质量份黏土矿物;
(2)初混:将10~20质量份废盐酸、30~50质量份氮肥混合,以200~400rpm搅拌30~50min,随后加入60~90质量份中药渣和32~48质量份二甲基甲酰胺,以200~400rpm搅拌1.5~2.5h,随后升温至50℃,以200~400rpm搅拌47~49h,随后升温至153~155℃,在10~20Pa下保温2~4h,随后降温至0~4℃冷冻1~3h,继续在-55~-45℃、10~20Pa下冷冻24~26h,取出,研磨,过200~300目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、3~5质量份废盐酸、26~34质量份磷肥、13~17质量份钾肥、90~120质量份黏土矿物混合,以200~400rpm搅拌4~6h,得到矿物质肥。
进一步地,所述氮肥按质量份数计包括:5~15份硝酸铵、26~34份硝酸钠、10~20份尿素。
本发明还提供了一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,具体步骤如下:将权利要求7~8任一项制得的矿物质肥施入盐碱地土壤农田,通过犁、耙与土壤混匀。
进一步地,所述矿物质肥的施加量为100~300kg/亩。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
本发明的矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,是将矿物质肥施入盐碱地土壤农田,通过犁、耙与土壤混匀;其中,矿物质肥包括废盐酸、氮肥、磷肥、钾肥、中药渣、黏土矿物;废盐酸包括盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,其中,盐酸浓度为60~90g/L;氮肥包括硝酸铵、硝酸钠、尿素;所述磷肥包括磷酸二铵;所述中药渣包括忍冬、钩藤、蟾酥;所述黏土矿物包括高岭土、蒙脱土、 伊利石、 膨润土、 滑石、 云母、 蛭石、绿泥石、 海泡石中的一种或两种以上任意比混合物。
引入废盐酸、氮肥、中药渣,废盐酸的引入可以很好地中和盐碱地土壤,同时废盐酸中的部分盐酸、氮肥中的部分硝酸钠反应,形成亚硝酸钠,中药渣忍冬、钩藤、蟾酥中含有丰富的吲哚,吲哚和废盐酸中的部分盐酸、亚硝酸钠反应,形成3-醛基吲唑,3-醛基吲唑与氮肥中部分氨基反应,形成席夫碱,吲唑、席夫碱可以钝化土壤中的重金属,增强了矿物质肥对重金属污染土壤的修复效果;多孔的黏土矿物,可以快速吸附钝化的重金属元素,并通过置晶代换把黏土矿物中的有益元素代换出来,将重金属元素彻底固定封存在黏土矿物中,进一步增强了矿物质肥对重金属污染土壤的修复效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明,在将以下实施例中制得的矿物质肥的各指标测试方法如下:
重金属土壤修复性:取一亩的盐碱地土壤,人工进行污染,其中,重金属Cd含量为11.23mg/kg,将矿物质肥施入盐碱地土壤农田,通过犁、耙与土壤混匀,其中,矿物质肥的施加量为200kg/亩,每日喷洒适量水,达到湿润目的即可,30天后,取样测试,计算重金属Cd的固定率,固定率=1-施加矿物质肥组的土壤重金属含量/11.23mg/kg。
实施例1
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:13质量份废盐酸、51质量份氮肥、26质量份磷肥、13质量份钾肥、60质量份中药渣、90质量份黏土矿物;
(2)初混:将10质量份废盐酸、30质量份氮肥混合,以200rpm搅拌30min,随后加入60质量份中药渣和32质量份二甲基甲酰胺,以200rpm搅拌1.5h,随后升温至50℃,以200rpm搅拌47h,随后升温至153℃,在10Pa下保温2h,随后降温至0℃冷冻1h,继续在-55℃、10Pa下冷冻24h,取出,研磨,过200目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、3质量份废盐酸、26质量份磷肥、13质量份钾肥、90质量份黏土矿物混合,以200rpm搅拌4h,得到矿物质肥。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:5份硝酸铵、26份硝酸钠、10份尿素。
所述废盐酸采用盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为60g/L,钛含量为1g/L。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:10份磷酸二铵、16份五氧化二磷。
所述中药渣按质量份数计包括以下组分:20份忍冬、20份钩藤、20份蟾酥。
所述黏土矿物采用100目蒙脱土。
实施例2
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:19质量份废盐酸、60质量份氮肥、30质量份磷肥、15质量份钾肥、70质量份中药渣、105质量份黏土矿物;
(2)初混:将15质量份废盐酸、40质量份氮肥混合,以300rpm搅拌40min,随后加入70质量份中药渣和40质量份二甲基甲酰胺,以300rpm搅拌2h,随后升温至50℃,以300rpm搅拌48h,随后升温至154℃,在15Pa下保温3h,随后降温至2℃冷冻2h,继续在-50℃、15Pa下冷冻25h,取出,研磨,过250目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、4质量份废盐酸、30质量份磷肥、15质量份钾肥、105质量份黏土矿物混合,以300rpm搅拌5h,得到矿物质肥;250目的初混料包裹并填充在150目的黏土矿物的表面,初混料钝化重金属后,多孔的黏土矿物,可以快速吸附钝化的重金属元素,并通过置晶代换把黏土矿物中的有益元素代换出来,将重金属元素彻底固定封存在黏土矿物中。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:10份硝酸铵、30份硝酸钠、15份尿素。
所述废盐酸采用盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为70g/L,钛含量为2g/L,可以在矿物质肥中形成二氧化钛,光照下附着在土壤表面的矿物质肥催化中药渣分解形成肥料对植物提供营养。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:12份磷酸二铵、18份五氧化二磷。
所述中药渣按质量份数计包括以下组分:25份忍冬、25份钩藤、25份蟾酥。
所述黏土矿物采用150目蒙脱土。
实施例3
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:25质量份废盐酸、69质量份氮肥、34质量份磷肥、17质量份钾肥、90质量份中药渣、120质量份黏土矿物;
(2)初混:将20质量份废盐酸、50质量份氮肥混合,以400rpm搅拌50min,随后加入90质量份中药渣和48质量份二甲基甲酰胺,以400rpm搅拌2.5h,随后升温至50℃,以400rpm搅拌49h,随后升温至155℃,在20Pa下保温4h,随后降温至4℃冷冻3h,继续在-45℃、20Pa下冷冻26h,取出,研磨,过300目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、5质量份废盐酸、34质量份磷肥、17质量份钾肥、120质量份黏土矿物混合,以400rpm搅拌6h,得到矿物质肥。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:15份硝酸铵、34份硝酸钠、20份尿素。
所述废盐酸采用盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为90g/L,钛含量为3g/L。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:14份磷酸二铵、20份五氧化二磷。
所述中药渣按质量份数计包括以下组分:30份忍冬、30份钩藤、30份蟾酥。
所述黏土矿物采用200目蒙脱土。
对比例1
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:19质量份废盐酸、60质量份氮肥、30质量份磷肥、15质量份钾肥、70质量份中药渣、105质量份黏土矿物;
(2)初混:将15质量份废盐酸、40质量份氮肥混合,以300rpm搅拌40min,随后加入70质量份中药渣和40质量份二甲基甲酰胺,以300rpm搅拌2h,随后升温至50℃,以300rpm搅拌48h,随后升温至154℃,在15Pa下保温3h,随后降温至2℃冷冻2h,继续在-50℃、15Pa下冷冻25h,取出,研磨,过250目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、4质量份废盐酸、30质量份磷肥、15质量份钾肥、105质量份黏土矿物混合,以300rpm搅拌5h,得到矿物质肥。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:25份硝酸铵、30份尿素。
所述废盐酸采用盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为70g/L,钛含量为2g/L。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:12份磷酸二铵、18份五氧化二磷。
所述中药渣按质量份数计包括以下组分:25份忍冬、25份钩藤、25份蟾酥。
所述黏土矿物采用150目蒙脱土。
对比例2
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:19质量份废盐酸、60质量份氮肥、30质量份磷肥、15质量份钾肥、105质量份黏土矿物;
(2)初混:将15质量份废盐酸、40质量份氮肥混合,以300rpm搅拌40min,随后加入40质量份二甲基甲酰胺,以300rpm搅拌2h,随后升温至50℃,以300rpm搅拌48h,随后升温至154℃,在15Pa下保温3h,随后降温至2℃冷冻2h,继续在-50℃、15Pa下冷冻25h,取出,研磨,过250目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、4质量份废盐酸、30质量份磷肥、15质量份钾肥、105质量份黏土矿物混合,以300rpm搅拌5h,得到矿物质肥。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:10份硝酸铵、30份硝酸钠、15份尿素。
所述废盐酸采用盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为70g/L,钛含量为2g/L。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:12份磷酸二铵、18份五氧化二磷。
所述黏土矿物采用150目蒙脱土。
对比例3
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:19质量份废盐酸、60质量份氮肥、30质量份磷肥、15质量份钾肥、70质量份中药渣、105质量份黏土矿物;
(2)初混:将40质量份氮肥、70质量份中药渣和40质量份二甲基甲酰胺,以300rpm搅拌2h,随后升温至50℃,以300rpm搅拌48h,随后升温至154℃,在15Pa下保温3h,随后降温至2℃冷冻2h,继续在-50℃、15Pa下冷冻25h,取出,研磨,过250目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、30质量份磷肥、15质量份钾肥、105质量份黏土矿物混合,以300rpm搅拌5h,得到矿物质肥。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:10份硝酸铵、30份硝酸钠、15份尿素。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:12份磷酸二铵、18份五氧化二磷。
所述中药渣按质量份数计包括以下组分:25份忍冬、25份钩藤、25份蟾酥。
所述黏土矿物采用150目蒙脱土。
对比例4
一种矿物质肥的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)配料:19质量份废盐酸、60质量份氮肥、30质量份磷肥、15质量份钾肥、70质量份中药渣;
(2)初混:将15质量份废盐酸、40质量份氮肥混合,以300rpm搅拌40min,随后加入70质量份中药渣和40质量份二甲基甲酰胺,以300rpm搅拌2h,随后升温至50℃,以300rpm搅拌48h,随后升温至154℃,在15Pa下保温3h,随后降温至2℃冷冻2h,继续在-50℃、15Pa下冷冻25h,取出,研磨,过250目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、4质量份废盐酸、30质量份磷肥、15质量份钾肥混合,以300rpm搅拌5h,得到矿物质肥。
所述氮肥按质量份数计包括以下组分:10份硝酸铵、30份硝酸钠、15份尿素。
所述废盐酸采用盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为70g/L,钛含量为2g/L。
所述磷肥按质量份数计包括以下组分:12份磷酸二铵、18份五氧化二磷。
所述中药渣按质量份数计包括以下组分:25份忍冬、25份钩藤、25份蟾酥。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至4制得的矿物质肥重金属土壤修复性能分析结果。
表1
从表1中可发现实施例1、2、3制得的矿物质肥的重金属土壤修复性较强;从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现,使用含硝酸钠的氮肥制备矿物质肥,制得的矿物质肥的重金属土壤修复性较强;从实施例1、2、3和对比例2的实验数据可发现,使用中药渣制备矿物质肥,制得的矿物质肥的重金属土壤修复性较强;从实施例1、2、3和对比例3的实验数据可发现,使用废盐酸制备矿物质肥,制得的矿物质肥的重金属土壤修复性较强;从实施例1、2、3和对比例4的实验数据可发现,使用黏土矿物制备矿物质肥,制得的矿物质肥的重金属土壤修复性较强。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种矿物质肥,其特征在于,按重量份数计包括:13~25份废盐酸、51~69份氮肥、26~34份磷肥、13~17份钾肥、60~90份中药渣、90~120份黏土矿物。
2.根据权利要求1所述的矿物质肥,其特征在于,所述废盐酸包括盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸,盐酸浓度为60~90g/L,钛含量为1~3g/L。
3.根据权利要求1所述的矿物质肥,其特征在于,所述氮肥包括硝酸铵、硝酸钠、尿素中的一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的矿物质肥,其特征在于,所述磷肥包括磷酸二铵、五氧化二磷中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的矿物质肥,其特征在于,所述中药渣包括忍冬、钩藤、蟾酥中的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求1所述的矿物质肥,其特征在于,所述黏土矿物包括高岭土、蒙脱土、伊利石、膨润土、滑石、云母、蛭石、绿泥石、海泡石中的一种或两种以上混合物。
7.一种矿物质肥的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
(1)配料:13~25质量份废盐酸、51~69质量份氮肥、26~34质量份磷肥、13~17质量份钾肥、60~90质量份中药渣、90~120质量份黏土矿物;
(2)初混:将10~20质量份废盐酸、30~50质量份氮肥混合,以200~400rpm搅拌30~50min,随后加入60~90质量份中药渣和32~48质量份二甲基甲酰胺,以200~400rpm搅拌1.5~2.5h,随后升温至50℃,以200~400rpm搅拌47~49h,随后升温至153~155℃,在10~20Pa下保温2~4h,随后降温至0~4℃冷冻1~3h,继续在-55~-45℃、10~20Pa下冷冻24~26h,取出,研磨,过200~300目筛,制备得到初混料;
(3)再混:将步骤(2)所得初混料、3~5质量份废盐酸、26~34质量份磷肥、13~17质量份钾肥、90~120质量份黏土矿物混合,以200~400rpm搅拌4~6h,得到矿物质肥。
8.根据权利要求7所述的矿物质肥的制备方法,其特征在于,所述氮肥按质量份数计包括:5~15份硝酸铵、26~34份硝酸钠、10~20份尿素。
9.一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于,具体步骤如下:将权利要求7~8任一项制得的矿物质肥施入盐碱地土壤农田,通过犁、耙与土壤混匀。
10.根据权利要求9所述的矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于,所述矿物质肥的施加量为100~300kg/亩。
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