一种生物类改性膨润土的制备方法及其应用与流程

[0001]
本发明涉及资源利用与环境保护技术领域，具体涉及一种生物类改性膨润土的制备方法及其应用。


背景技术：

[0002]
膨润土具有良好的膨胀性、吸附性、阳离子交换性能和较大的内外比表面积，同时能够和许多客体物质进行层间复合或插入反应，所以被广泛应用于化工、石油、食品、交通、医药、能源、军工和环保等行业，被称作万能材料。为了满足这些行业，提高膨润土的使用效率，对膨润土进行改性是非常必要的。膨润土的改性通常是用物理、化学、机械等方法对表面进行处理操作，根据应用需要有目的性地改变矿物表面的物理性质和化学性质，来满足在不同技术和领域中的应用，进而提高膨润土的性质、功能及其使用价值。
[0003]
随着科学的进步，农业施肥技术越来越趋于合理，但是化肥的大量使用导致土壤板结问题也越来越严重，土壤水质下降，化学和重金属等污染物日趋严重，导致土壤肥料利用率降低，土壤生产率下降，对农产品和环境造成了不同程度的污染，不利于农业的可持续发展。大量研究和实践显示膨润土施入土壤后，能吸水膨张，改变土壤中的固体、液体、气体的比例，可使土壤结构疏松，改善土壤板结的情况，又不污染土壤环境。生物类改性膨润土相比化学方法改性膨润土而言，具有环境友好型、生物可降解性、低毒和农业废物资源回收利用等优点。因此，发明人发明了一种生物类改性膨润土的制备方法及其应用。


技术实现要素：

[0004]
基于以上问题，本发明提供一种生物类改性膨润土的制备方法及其应用，本发明利用农业废弃物和生活垃圾废弃物，既利用酸改性法对膨润土进行改性，又利用生物改性法对膨润土进行改性，改性后的膨润土具有更好的土壤改善性能。
[0005]
为解决以上技术问题，本发明提供了一种生物类改性膨润土的制备方法，包括如下步骤：
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s1：将柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆、厨余垃圾和生活废水混合发酵，发酵前向上述混合发酵物中加入醋酸和酵母菌，醋酸的添加质量分数为8％～10％，酵母菌的添加质量分数为12％～16％，混匀，于25～28℃温度条件下发酵4～7天；
[0007]
s2：挤压过滤经步骤s1处理之后的发酵物，从而将发酵物分离成发酵水和发酵固体物：
[0008]
s3：将步骤s2中的发酵固体物于20～25℃条件下烘干后压碎磨细，备用；
[0009]
s4：向步骤s2中的发酵水中加入膨润土，膨润土的加入量以发酵水没过膨润土4～7cm为宜，于70℃条件下搅拌活化8～12h，随后过滤，取固体物，于100℃条件下烘干，粉碎成粉末状；
[0010]
s5：将经步骤s3处理之后的发酵固体物与经步骤s4处理之后的膨润土混匀得膨润土发酵物混合物，向膨润土发酵物混合物中加入去离子水，边加入去离子水边搅拌，去离子
水的加入量以水混合物的浊度达到2000～3000ntu为宜，随后于28℃条件下搅拌反应4h，抽滤，于20～25℃条件下烘干后压碎磨细即可。
[0011]
进一步的，步骤s1中柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆的质量比为1:1:1，柑橘皮、大豆秸秆和番茄秸秆的混合物与厨余垃圾的质量比为1:2～1:4，生活废水的加入量以刚好淹没柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆和厨余垃圾的混合物为宜。
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进一步的，步骤s5在反应过程中，每间隔20min使用超声波处理30min，超声波施加过程中施加60～75w的输出电压。
[0013]
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种生物类改性膨润土。
[0014]
为解决以上技术问题，本发明还提供了生物类改性膨润土在土壤治理和修复领域的应用。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用柑橘皮、大豆秸秆和番茄秸秆等碱性农业废弃物与厨余垃圾和生活废水混合发酵，既可将农业废弃物、厨余垃圾和生活废水发酵转变为丰富的土壤肥料，又得到了酸性发酵水，可利用酸性发酵水对膨润土进行初步的酸改性，又利用发酵固体物中的生物表面活性剂代替传统的化学表面活性剂对膨润土进行进一步的改性，避免了有毒有害的化学物质排入到环境中，进一步实现了对环境的友好性，利用超声波进一步促进发酵固体物与膨润土反应，利用发酵固体物中的有机物将膨润土有机化，进一步提高膨润土的性质、功能和使用价值。
具体实施方式
[0016]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0017]
实施例：
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本实施例提供一种生物类改性膨润土的制备方法，包括如下步骤
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s1：将柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆、厨余垃圾和生活废水混合发酵，本实施例的柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆的质量比为1:1:1，柑橘皮、大豆秸秆和番茄秸秆的混合物与厨余垃圾的质量比为1:2～1:4，生活废水的加入量以刚好淹没柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆和厨余垃圾的混合物为宜；随后向上述混合发酵物中加入醋酸和酵母菌，醋酸的添加质量分数为8％～10％，酵母菌的添加质量分数为12％～16％，混匀，于25～28℃发酵4～7天；
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本实施例的发酵条件为厌氧发酵，实验数据显示，发酵过程中发酵液中的乙酸产量逐渐增多，本实施例最终的发酵液的ph值为4.8～5.2；柑橘皮、大豆秸秆、番茄秸秆属于碱性农作物废弃物，为该步骤的反应提供了一个碱性的环境，碱性环境可抑制产甲烷菌的活性，从而使得发酵液中的乙酸不断积累，以使该步骤的发酵液中的乙酸含量满足后面的工艺步骤；步骤s1在发酵过程中会产生和累积一些生物表面活性剂，可进一步对膨润土进行改性；
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s2：挤压过滤经步骤s1处理之后的发酵物，从而将发酵物分离成发酵水和发酵固体物：
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s3：将步骤s2中的发酵固体物于20～25℃条件下烘干后压碎磨细，备用；
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s4：向步骤s2中的发酵水中加入膨润土，膨润土的加入量以发酵水没过膨润土4～
7cm为宜，于70℃条件下搅拌活化8～12h，随后过滤，取固体物，于100℃条件下烘干，粉碎成粉末状；
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步骤s4利用发酵水的酸性环境完成对膨润土的酸改性处理，使膨润土的孔容积和比表面积都有很大的改变，吸附位点增加，提高膨润土的吸附能力；
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s5：将经步骤s3处理之后的发酵固体物与经步骤s4处理之后的膨润土混匀得膨润土发酵物混合物，向膨润土发酵物混合物中加入去离子水，边加入去离子水边搅拌，去离子水的加入量以水混合物的浊度达到2000～3000ntu为宜，随后于28℃条件下搅拌反应4h，本实施例在该步反应过程中，每间隔20min使用超声波处理30min，超声波施加过程中施加60～75w的输出电压；抽滤，于20～25℃条件下烘干后压碎磨细即可；超声波处理可进一步促进发酵固体物与膨润土反应，利用发酵固体物中的有机物将膨润土有机化，进一步提高膨润土的性质、功能和使用价值；同时利用发酵固体物中的生物表面活性剂对膨润土进行进一步的改性。
[0026]
利用本实施例的上述方法得到的生物类改性膨润土可应用于土壤治理和修复中，本实施例的膨润土的施用量为12t/hm
2
～38t/hm
2
。
[0027]
本实施例将本实施例制备的生物类改性膨润土与常用的生物类改性膨润土施用于板结严重的同一片菜地，并设置未施用任何改性剂的空白对照组，施用一年后，记录土壤情况和产量，结果如下表：
[0028][0029]
由此可见，本实施例的生物类改性膨润土不仅可有效改善土壤板结的问题，还能增加土壤活性和有益物质，能促进农作物生长，提高农业生产率。
[0030]
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。