一种用于有机物污染土壤的肥料的制作方法

文档序号:11102931阅读:506来源:国知局

本发明涉及肥料技术领域,具体涉及一种用于有机物污染土壤的肥料。



背景技术:

随着经济的快速发展和工业技术的进步现代工农业的快速发展,化肥、农药的大量施用和矿井、油田的开采,石油化工、农药医药生产等企业排放导致土壤污染现状不断恶化。其中,土壤有机物污染已成为不容忽视的突出环境问题,土壤有机污染物多为挥发、半挥发的复合污染物,这些污染物在土壤中不断的迁移转化,既可以通过农业生产进入食物链,也可以通过呼吸进入人体,同时,还会对地表水和地下水造成污染,危害人类健康。土壤修复技术分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术,其中生物修复技术作为一种高效经济的修复技术,已经应用于有机污染土壤修复。这些方法又分为同位修复和异位修复,同位修复就是向污染土壤区域投放碳源、氮、磷营养物质及供氧,改善土壤的生态条件,促进土著微生物的生长,提高微生物的活性,或者接种经驯化培养的高效微生物,利用其代谢作用达到降解有机污染物的目的。同位修复具有费用低、效果好的优点。但由于该方法是在开放的生态系统中应用,土壤中微生物的存活率及活性受环境变化因素影响较大,对有机污染物的降解效率不稳定;而且,有机物的挥发还会对大气造成污染,没有农业应用价值,技术的可行性非常低。

经研究,通过肥料的施用来改善土壤有机物的污染情况是目前成本低廉,修复情况可控的,符合环境友好发展的新型处理方法,因此,开发一种低成本、环境友好、能高效缓解土壤污染问题的新型农田肥料,既能实现作物增产,也能有效修复有机物对土壤带来的污染,减少其在土壤中的含量,对我国农业发展和肥料领域有着重要的意义和迫切性。



技术实现要素:

本发明为解决上述技术问题,提供了一种用于有机物污染土壤的肥料。

具体是通过以下技术方案来实现的:

一种用于有机物污染土壤的肥料,由以下按重量份计的原料组成:尿素25~35、硝酸钠15~20、磷酸脲15~20、磷酸二氢钾10~15、硫酸钾25~30、氯化钾20~25、氢氧化钾10~15、碳酸钠12~18、硫酸钠10~15、改性铁锰氧化物15~20、改性环糊精12~16、改性生物质炭20~25。

优选地,由以下按重量份计的原料组成:尿素30、硝酸钠18、磷酸脲18、磷酸二氢钾13、硫酸钾28、氯化钾23、氢氧化钾13、碳酸钠15、硫酸钠13、改性铁锰氧化物18、改性环糊精14、改性生物质炭23。

进一步,所述的改性铁锰氧化物,收集红土,去除杂质,加入红土质量的1.5~2倍的草酸,混匀,75℃下水浴恒温,磁力搅拌器搅拌45~55min后,加入红土质量的15~20%的硝酸铵,继续搅拌1~1.3h,将红土捞出,加入红土质量的1~1.5倍的十二烷基二甲基甜菜碱,75~80℃下搅拌45~50min,过滤,在200~220℃下煅烧1~1.5h,粉碎过20~40目筛。

进一步,所述的改性环糊精,是将环糊精、环氧树脂和水按1∶0.5~0.6∶4~4.5的质量比混合,水浴加热至85~90℃,磁力搅拌器搅拌25~30min后,再加入环糊精质量的0.25~0.35倍的凹凸棒土,搅拌1~1.2h后,降温至5~8℃后,静置20~25min,在600~800r/min的转速下离心8min,取沉淀,烘干过20~40目筛即可。

进一步,所述的改性生物质炭,其制备方法是将生物质炭用草酸浸泡,75~80℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌35~40min,用0.4~0.45mol/L的氢氧化钠调节PH值为7,搅拌10min,捞出,用双氧水浸泡,60~65℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌65~70min,加入生物质炭质量的0.3~0.35倍的十六烷基三甲基溴化铵,4~6℃下静置1~1.5h后,过滤,烘干,粉碎过40~60目筛即可。

进一步,所述的尿素,硝酸钠,磷酸脲,总氮量≥50%,所述的磷酸脲,磷酸二氢钾,以五氧化二磷计,总磷量≥42%,所述的磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,以氧化钾计,总钾量≥50%。

进一步,所述的用于有机物污染土壤的肥料,制备方法,包括以下步骤:

(1)将尿素,硝酸钠,磷酸脲,磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,碳酸钠,硫酸钠分别在各自的熔点下进行熔融处理,干燥,分别粉碎过20~40目筛后混合,在100~120次/min的振动频率下振动12~16min,得料1;

(2)将料1,改性铁锰氧化物1,改性环糊精和改性生物质炭混合,在200~220KHz的频率下超声处理25~30min,通过造粒机造粒,烘干即可。

本发明对土壤中苯并(a)蒽脱除率达到99.9%以上,对土壤中的艾氏剂脱除率达到1,对土壤中的多氯联苯总量脱除率达到99.9%以上,效果显著,普通的肥料对有机物的修复效果缓慢,本发明的肥料不仅有机物脱除率高,还具有丰富的营养,以水稻为例,有效的促进了水稻的生长,亩产量相对于对照组,可增产20.4~21.32%,实现丰产和脱除有机物的双重效益。

综上所述,本发明的有益效果在于:本肥料营养丰富,含有作物必需的多种大量元素和微量营养元素,氮、磷、钾总养分≥66.5%,富含多种营养元素,本发明对土壤中苯并(a)蒽脱除率达到98.2%以上,对土壤中的艾氏剂脱除率达到97.3%以上,对土壤中的多氯联苯总量脱除率达到97.8%以上,效果显著,本发明的肥料不仅有机物脱除率高,还具有丰富的营养,以水稻为例,有效的促进了水稻的生长,亩产量相对于对照组,可增产9.3~10.2%,实现丰产和脱除有机物的双重效益。

改性铁锰氧化物,通过酸化、氧化、添加表面活性剂和煅烧处理的改性方式,通过草酸和硝酸铵改变氧化物的价态,增强了变价金属氧化物的还原溶解性,增大了比表面积,强化了其结构单元,通过氧化降解作用,起到清除土壤有机物的作用,改善氧化物表面的官能团,提升其对有机物的吸附功能。

改性环糊精,用凹凸棒土对环糊精进行改性,充分利用膨润土表面的微孔网格结构、比表面积大的多孔活性物质,有效的增大环糊精包结的空腔,强化结构单元,增强了环糊精的比表面积,使得改性后的环糊精对有机物的吸附能力明显增强。

改性生物质炭,通过酸化、碱化、氧化、添加表面活性剂的改性方式,丰富和强化了生物质炭的孔隙,增大了生物质炭的表面积,使其能够很好地吸附有机污染物,并将污染物固定下来,同时,还激活和增多了生物质表面的含氧官能团,强化了生物质吸附有毒有机物的能力,减少植物对有机污染物的吸收,同时,改性后的生物质能够作为微生物生存的有机载体,增强土壤中微生物的活性,进而增强微生物对土壤中有机污染物的降解能力,更快更好地修复受污染土壤。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,但本发明并不局限于这些实施方式,任何在本实施例基本精神上的改进或代替,仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

一种用于有机物污染土壤的肥料,由以下按重量份计的原料组成:尿素25kg、硝酸钠15kg、磷酸脲15kg、磷酸二氢钾10kg、硫酸钾25kg、氯化钾20kg、氢氧化钾10kg、碳酸钠12kg、硫酸钠10kg、改性铁锰氧化物15kg、改性环糊精12kg、改性生物质炭20kg。

所述的改性铁锰氧化物,收集红土,去除杂质,加入红土质量的1.5倍的草酸,混匀,75℃下水浴恒温,磁力搅拌器搅拌45min后,加入红土质量的15%的硝酸铵,继续搅拌1~1.3h,将红土捞出,加入红土质量的1~1.5倍的十二烷基二甲基甜菜碱,75℃下搅拌45min,过滤,在200℃下煅烧1h,粉碎过20目筛。

所述的改性环糊精,是将环糊精、环氧树脂和水按1∶0.5∶4的质量比混合,水浴加热至85℃,磁力搅拌器搅拌25min后,再加入环糊精质量的0.25倍的凹凸棒土,搅拌1h后,降温至5℃后,静置20min,在600r/min的转速下离心8min,取沉淀,烘干过20目筛即可。

所述的改性生物质炭,其制备方法是将生物质炭用草酸浸泡,75℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌35min,用0.4mol/L的氢氧化钠调节PH值为7,搅拌10min,捞出,用双氧水浸泡,60℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌65min,加入生物质炭质量的0.3倍的十六烷基三甲基溴化铵,4℃下静置1h后,过滤,烘干,粉碎过40目筛即可。

所述的尿素,硝酸钠,磷酸脲,总氮量≥50%,所述的磷酸脲,磷酸二氢钾,以五氧化二磷计,总磷量≥42%,所述的磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,以氧化钾计,总钾量≥50%。

所述的用于有机物污染土壤的肥料,制备方法,包括以下步骤:

(1)将尿素,硝酸钠,磷酸脲,磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,碳酸钠,硫酸钠分别在各自的熔点下进行熔融处理,干燥,分别粉碎过20目筛后混合,在100次/min的振动频率下振动12min,得料1;

(2)将料1,改性铁锰氧化物1,改性环糊精和改性生物质炭混合,在200KHz的频率下超声处理25min,通过造粒机造粒,烘干即可。

实施例2

一种用于有机物污染土壤的肥料,由以下按重量份计的原料组成:尿素35kg、硝酸钠20kg、磷酸脲20kg、磷酸二氢钾15kg、硫酸钾30kg、氯化钾25kg、氢氧化钾15kg、碳酸钠18kg、硫酸钠15kg、改性铁锰氧化物20kg、改性环糊精16kg、改性生物质炭25kg。

所述的改性铁锰氧化物,收集红土,去除杂质,加入红土质量的2倍的草酸,混匀,75℃下水浴恒温,磁力搅拌器搅拌55min后,加入红土质量的20%的硝酸铵,继续搅拌1.3h,将红土捞出,加入红土质量的1.5倍的十二烷基二甲基甜菜碱,80℃下搅拌50min,过滤,在220℃下煅烧1.5h,粉碎过40目筛。

所述的改性环糊精,是将环糊精、环氧树脂和水按1∶0.6∶4.5的质量比混合,水浴加热至90℃,磁力搅拌器搅拌30min后,再加入环糊精质量的0.35倍的凹凸棒土,搅拌1.2h后,降温至8℃后,静置25min,在800r/min的转速下离心8min,取沉淀,烘干过40目筛即可。

所述的改性生物质炭,其制备方法是将生物质炭用草酸浸泡,80℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌40min,用0.45mol/L的氢氧化钠调节PH值为7,搅拌10min,捞出,用双氧水浸泡,65℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌70min,加入生物质炭质量的0.35倍的十六烷基三甲基溴化铵,6℃下静置1.5h后,过滤,烘干,粉碎过60目筛即可。

所述的尿素,硝酸钠,磷酸脲,总氮量≥50%,所述的磷酸脲,磷酸二氢钾,以五氧化二磷计,总磷量≥42%,所述的磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,以氧化钾计,总钾量≥50%。

所述的用于有机物污染土壤的肥料,制备方法,包括以下步骤:

(1)将尿素,硝酸钠,磷酸脲,磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,碳酸钠,硫酸钠分别在各自的熔点下进行熔融处理,干燥,分别粉碎过40目筛后混合,在120次/min的振动频率下振动16min,得料1;

(2)将料1,改性铁锰氧化物1,改性环糊精和改性生物质炭混合,在220KHz的频率下超声处理30min,通过造粒机造粒,烘干即可。

实施例3

一种用于有机物污染土壤的肥料,由以下按重量份计的原料组成:尿素30kg、硝酸钠18kg、磷酸脲18kg、磷酸二氢钾13kg、硫酸钾28kg、氯化钾23kg、氢氧化钾13kg、碳酸钠15kg、硫酸钠13kg、改性铁锰氧化物18kg、改性环糊精14kg、改性生物质炭23kg。

所述的改性铁锰氧化物,收集红土,去除杂质,加入红土质量的1.8倍的草酸,混匀,75℃下水浴恒温,磁力搅拌器搅拌50min后,加入红土质量的18%的硝酸铵,继续搅拌1.2h,将红土捞出,加入红土质量的1.3倍的十二烷基二甲基甜菜碱,78℃下搅拌48min,过滤,在210℃下煅烧1.3h,粉碎过30目筛。

所述的改性环糊精,是将环糊精、环氧树脂和水按1∶0.55∶4.3的质量比混合,水浴加热至88℃,磁力搅拌器搅拌28min后,再加入环糊精质量的0.3倍的凹凸棒土,搅拌1.1h后,降温至7℃后,静置23min,在700r/min的转速下离心8min,取沉淀,烘干过30目筛即可。

所述的改性生物质炭,其制备方法是将生物质炭用草酸浸泡,78℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌38min,用0.43mol/L的氢氧化钠调节PH值为7,搅拌10min,捞出,用双氧水浸泡,68℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌68min,加入生物质炭质量的0.33倍的十六烷基三甲基溴化铵,5℃下静置1.3h后,过滤,烘干,粉碎过50目筛即可。

所述的尿素,硝酸钠,磷酸脲,总氮量≥50%,所述的磷酸脲,磷酸二氢钾,以五氧化二磷计,总磷量≥42%,所述的磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,以氧化钾计,总钾量≥50%。

所述的用于有机物污染土壤的肥料,制备方法,包括以下步骤:

(1)将尿素,硝酸钠,磷酸脲,磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,碳酸钠,硫酸钠分别在各自的熔点下进行熔融处理,干燥,分别粉碎过30目筛后混合,在110次/min的振动频率下振动14min,得料1;

(2)将料1,改性铁锰氧化物1,改性环糊精和改性生物质炭混合,在210KHz的频率下超声处理28min,通过造粒机造粒,烘干即可。

实施例4

一种用于有机物污染土壤的肥料,由以下按重量份计的原料组成:尿素25kg、硝酸钠20kg、磷酸脲15kg、磷酸二氢钾15kg、硫酸钾25kg、氯化钾25kg、氢氧化钾10kg、碳酸钠18kg、硫酸钠10kg、改性铁锰氧化物20kg、改性环糊精12kg、改性生物质炭25kg。

所述的改性铁锰氧化物,收集红土,去除杂质,加入红土质量的1.5倍的草酸,混匀,75℃下水浴恒温,磁力搅拌器搅拌45min后,加入红土质量的20%的硝酸铵,继续搅拌1.3h,将红土捞出,加入红土质量的1倍的十二烷基二甲基甜菜碱,75℃下搅拌45min,过滤,在220℃下煅烧1h,粉碎过40目筛。

所述的改性环糊精,是将环糊精、环氧树脂和水按1∶0.5∶4.5的质量比混合,水浴加热至85℃,磁力搅拌器搅拌25~30min后,再加入环糊精质量的0.25倍的凹凸棒土,搅拌1.2h后,降温至5℃后,静置20min,在600r/min的转速下离心8min,取沉淀,烘干过40目筛即可。

所述的改性生物质炭,其制备方法是将生物质炭用草酸浸泡,75℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌35min,用0.45mol/L的氢氧化钠调节PH值为7,搅拌10min,捞出,用双氧水浸泡,60℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌70min,加入生物质炭质量的0.3倍的十六烷基三甲基溴化铵,6℃下静置1h后,过滤,烘干,粉碎过40目筛即可。

所述的尿素,硝酸钠,磷酸脲,总氮量≥50%,所述的磷酸脲,磷酸二氢钾,以五氧化二磷计,总磷量≥42%,所述的磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,以氧化钾计,总钾量≥50%。

所述的用于有机物污染土壤的肥料,制备方法,包括以下步骤:

(1)将尿素,硝酸钠,磷酸脲,磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,碳酸钠,硫酸钠分别在各自的熔点下进行熔融处理,干燥,分别粉碎过20目筛后混合,在100次/min的振动频率下振动16min,得料1;

(2)将料1,改性铁锰氧化物1,改性环糊精和改性生物质炭混合,在200KHz的频率下超声处理30min,通过造粒机造粒,烘干即可。

实施例5

一种用于有机物污染土壤的肥料,由以下按重量份计的原料组成:尿素25kg、硝酸钠20kg、磷酸脲20kg、磷酸二氢钾10kg、硫酸钾25kg、氯化钾25kg、氢氧化钾15kg、碳酸钠12kg、硫酸钠10kg、改性铁锰氧化物20kg、改性环糊精16kg、改性生物质炭20kg。

所述的改性铁锰氧化物,收集红土,去除杂质,加入红土质量的2倍的草酸,混匀,75℃下水浴恒温,磁力搅拌器搅拌55min后,加入红土质量的20%的硝酸铵,继续搅拌1h,将红土捞出,加入红土质量的1倍的十二烷基二甲基甜菜碱,75℃下搅拌45min,过滤,在220℃下煅烧1.5h,粉碎过20目筛。

所述的改性环糊精,是将环糊精、环氧树脂和水按1∶0.5∶4.5的质量比混合,水浴加热至85℃,磁力搅拌器搅拌30min后,再加入环糊精质量的0.25倍的凹凸棒土,搅拌1h后,降温至5℃后,静置25min,在800r/min的转速下离心8min,取沉淀,烘干过20目筛即可。

所述的改性生物质炭,其制备方法是将生物质炭用草酸浸泡,75℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌35min,用0.4mol/L的氢氧化钠调节PH值为7,搅拌10min,捞出,用双氧水浸泡,65℃恒温水浴下,磁力搅拌器搅拌65min,加入生物质炭质量的0.3倍的十六烷基三甲基溴化铵,6℃下静置1h后,过滤,烘干,粉碎过60目筛即可。

所述的尿素,硝酸钠,磷酸脲,总氮量≥50%,所述的磷酸脲,磷酸二氢钾,以五氧化二磷计,总磷量≥42%,所述的磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,以氧化钾计,总钾量≥50%。

所述的用于有机物污染土壤的肥料,制备方法,包括以下步骤:

(1)将尿素,硝酸钠,磷酸脲,磷酸二氢钾,硫酸钾,氯化钾,氢氧化钾,碳酸钠,硫酸钠分别在各自的熔点下进行熔融处理,干燥,分别粉碎过20目筛后混合,在100次/min的振动频率下振动12min,得料1;

(2)将料1,改性铁锰氧化物1,改性环糊精和改性生物质炭混合,在220KHz的频率下超声处理30min,通过造粒机造粒,烘干即可。

实验例

为了进一步说明本发明的应用价值,发明人选取了6块有机物污染的水稻试验田,其中一块在种植水稻期间使用普通肥料作为对照组,另5块分别使用本发明实施例1~5的肥料作为实验组,经检测,6块地的苯并(a)蒽含量平均值为1.9g/kg,艾氏剂含量平均值为17.5g/kg,多氯联苯总量平均值在2.2g/kg,种植期间对6块土壤的苯并(a)蒽、艾氏剂、多氯联苯总量进行采样分析,结合水稻产量进行统计,结果如表1所示:

表1

说明:本发明对土壤中苯并(a)蒽脱除率达到98.2%以上,对土壤中的艾氏剂脱除率达到97.3%以上,对土壤中的多氯联苯总量脱除率达到97.8%以上,效果显著,本发明的肥料不仅有机物脱除率高,还具有丰富的营养,以水稻为例,有效的促进了水稻的生长,亩产量相对于对照组,可增产9.3~10.2%,实现丰产和脱除有机物的双重效益。

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