一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法与流程

文档序号:14665825发布日期:2018-06-12 19:05
本发明涉及一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法,属于土壤改良
技术领域

背景技术
:土壤是陆地生物孕育和繁衍的基地,是人类从事农业生产劳动的物质基础。无污染、无损害的土壤对人类的生存与发展是至关重要的,其不仅关系到粮食生产的数量安全和质量安全,而且关系到整个生态环境的健康状况。土壤的自净、解毒能力有限,并不能完全抵抗外来因素的干扰,如果土壤中的外来污染物总量超过了土壤的缓冲限度,土壤的自净能力就会丧失,造成的污染后果将非常严重不可逆转。可以说,土壤是极其脆弱、易被人类活动影响并造成损害和破坏的环境要素。根据2014年中国国家环保局开展的全国土壤污染状况调查公报显示,全国耕地环境质量日益恶化,污染现象突出。从污染物种类超标情况看,其中多种重金属污染物的超标情况处于严峻的状态下,重金属镉、铜污染物点位超标率分别为7.0%和2.1%,超标情况严重,对动植物毒害性强。土壤重金属污染问题相当严峻,修复和治理重金属污染土壤是人类面临的一项艰巨任务。目前有许多修复和治理重金属污染土壤的方法,如物理修复技术、化学修复技术、植物修复技术、微生物修复技术等等。近年来,化学钝化剂修复方法成为国内外环境工作者普遍采用的土壤修复方法之一,该方法具有成本低廉、操作简单、改良剂来源广泛、对土壤本身结构扰动小、修复效果快且显著、适宜于治理大面积污染土壤等优点。化学钝化剂修复法对重金属污染土壤修复的方式是向重金属污染土壤中加入降低重金属活性的物质(磷矿石、粉煤灰、铁粉、沸石、膨润土、坡缕石、海泡石、有机堆肥、作物秸秆、草炭灰、生物炭及新型材料等),提高土壤pH值、阳离子交换量(CEC)等理化性质,通过发生一系列的化学反应(沉淀、吸附、络合、离子交换、氧化还原),将土壤中重金属由可利用态向不可利用态转化,降低其在土壤中的活性和迁移性,从而减少土壤重金属的生物毒害性和降低其在农作物产品中的迁移和积累量。化学改良技术的优点在于低的处理成本,并且不需要一个专门的处理场地来处理污染土壤,不需要搭建复杂的工程装备,可以直接有效的进行原位修复工作因此,是经济有效的污染土壤修复途径之一,但是化学钝化剂与土壤重金属的作用点位和机理不明确,效果不稳定,且会对土壤肥力造成影响,因此,还需进一步研究开发。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题:针对化学钝化剂与土壤重金属的作用点位和机理不明确,效果不稳定,且会对土壤肥力造成影响的问题,提供了一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种重金属污染土壤钝化剂,其特征在于,按照重量份数计它包括如下组分:50~100份改性凹凸棒土,40~80份活化生物质炭,30~50份羟基磷灰石,30~50份草木灰,10~20份木醋液。所述改性凹凸棒土为凹凸棒土装入马弗炉中,加热至700~800℃煅烧1~2h制得。所述活化生物质炭为芦苇碳化制备的生物质炭,与磷酸氢二钾、磷酸氢二胺混合活化制得。所述碳化过程为在氩气氛围下,加热至400~500℃热解1~2h。所述生物质炭、磷酸氢二钾、磷酸氢二胺的重量份为50~100份生物质炭,2~3份磷酸氢二钾,1~2份磷酸氢二胺。所述活化过程为在氮气氛围下加热至300~400℃活化1~2h。所述的一种重金属污染土壤钝化剂,其特征在于,具体步骤为:(1)取芦苇水洗晾干后粉碎过筛,并转入马弗炉中,在氩气氛围下热解碳化,得生物质炭;(2)取生物质炭、磷酸氢二钾、磷酸氢二胺混合均匀后装入马弗炉中,在氮气氛围下加热活化1~2h,得活化生物质炭;(3)取凹凸棒土干燥粉碎后装入马弗炉中加热煅烧1~2h,得改性凹凸棒土;(4)取改性凹凸棒土、活化生物质炭、羟基磷灰石、草木灰,混合球磨20~30min,再喷洒木醋液后转入造粒机中造粒,制成粒径为1~3mm颗粒并包装封袋,得重金属污染土壤钝化剂。本发明与其他方法相比,有益技术效果是:(1)本发明利用层链状结构的镁铝硅酸盐粘土矿物凹凸棒土,具有廉价易得,且内孔道发达、比表面积较大,对环境中的重金属有良好的表面吸附和离子交换作用的性能,通过高温改性改变凹凸棒土晶体结构和孔道,在晶体结构发生断键的同时分解生成CaO和MgO等碱性氧化物,可提高土壤碱性,使镉、锌因赋存形态被改变而得到钝化,且凹凸棒土上的Al—OH键断裂后,Al与亚砷酸根形成络合物,有效提升稳定重金属的性能;(2)本发明以木醋液浸润草木灰,溶解活化营养成分,同时通过木醋液与改性凹凸棒土中碱性氧化物反应,将营养成分有效包裹吸附进入活化生物质炭中缓慢释放,可有效提高土壤的肥力,提高农作物产量,改善农产品品质,恢复农作物原生态的功能,大幅度提高植树成活率和农产品产量;(3)本发明具有比表面积大,结构稳定,阳离子交换能力强等特点,施入土壤后通过提高土壤pH,增强土壤中的有机物质、铁/铝氧化物、粘土矿物的螯合能力,使土壤的吸附能力增强,重金属的解吸能力降低,至终降低土壤中可溶性金属的含量,促进土壤中的重金属离子转化成氢氧化物或碳酸盐沉淀如生成溶解度很小的沉淀,进而降低重金属的生物可利用性。具体实施方式取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干,并装入粉碎机中粉碎,过60目筛,将过筛后的粉末转入马弗炉中,在氩气氛围下,加热至400~500℃热解1~2h,冷却至室温后得生物质炭,取50~100g生物质炭,2~3g磷酸氢二钾,1~2g磷酸氢二胺混合加入球磨机中,球磨20~30min后装入马弗炉中,在氮气氛围下,加热至300~400℃活化1~2h,冷却至室温后得活化生物质炭,取凹凸棒土置于干燥箱中,在105~110℃下干燥至恒重,再转入粉碎机中粉碎,过200目筛,将过筛后的凹凸棒土粉末装入马弗炉中,加热至700~800℃煅烧1~2h,冷却至室温后得改性凹凸棒土,取50~100g改性凹凸棒土,40~80g活化生物质炭,30~50g羟基磷灰石,30~50g草木灰,混合后加入球磨机中球磨20~30min,再喷洒10~20g木醋液后转入造粒机中造粒,制成粒径为1~3mm颗粒并包装封袋,得重金属污染土壤钝化剂。实例1取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干,并装入粉碎机中粉碎,过60目筛,将过筛后的粉末转入马弗炉中,在氩气氛围下,加热至400℃热解1h,冷却至室温后得生物质炭,取50g生物质炭,2g磷酸氢二钾,1g磷酸氢二胺混合加入球磨机中,球磨20min后装入马弗炉中,在氮气氛围下,加热至300℃活化1h,冷却至室温后得活化生物质炭,取凹凸棒土置于干燥箱中,在105℃下干燥至恒重,再转入粉碎机中粉碎,过200目筛,将过筛后的凹凸棒土粉末装入马弗炉中,加热至700℃煅烧1h,冷却至室温后得改性凹凸棒土,取50g改性凹凸棒土,40g活化生物质炭,30g羟基磷灰石,30g草木灰,混合后加入球磨机中球磨20min,再喷洒10g木醋液后转入造粒机中造粒,制成粒径为1mm颗粒并包装封袋,得重金属污染土壤钝化剂。实例2取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干,并装入粉碎机中粉碎,过60目筛,将过筛后的粉末转入马弗炉中,在氩气氛围下,加热至450℃热解1h,冷却至室温后得生物质炭,取70g生物质炭,2g磷酸氢二钾,1g磷酸氢二胺混合加入球磨机中,球磨25min后装入马弗炉中,在氮气氛围下,加热至350℃活化1h,冷却至室温后得活化生物质炭,取凹凸棒土置于干燥箱中,在108℃下干燥至恒重,再转入粉碎机中粉碎,过200目筛,将过筛后的凹凸棒土粉末装入马弗炉中,加热至750℃煅烧1h,冷却至室温后得改性凹凸棒土,取70g改性凹凸棒土,60g活化生物质炭,40g羟基磷灰石,40g草木灰,混合后加入球磨机中球磨25min,再喷洒15g木醋液后转入造粒机中造粒,制成粒径为2mm颗粒并包装封袋,得重金属污染土壤钝化剂。实例3取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干,并装入粉碎机中粉碎,过60目筛,将过筛后的粉末转入马弗炉中,在氩气氛围下,加热至500℃热解2h,冷却至室温后得生物质炭,取100g生物质炭,3g磷酸氢二钾,2g磷酸氢二胺混合加入球磨机中,球磨30min后装入马弗炉中,在氮气氛围下,加热至400℃活化2h,冷却至室温后得活化生物质炭,取凹凸棒土置于干燥箱中,在110℃下干燥至恒重,再转入粉碎机中粉碎,过200目筛,将过筛后的凹凸棒土粉末装入马弗炉中,加热至800℃煅烧2h,冷却至室温后得改性凹凸棒土,取100g改性凹凸棒土,80g活化生物质炭,50g羟基磷灰石,50g草木灰,混合后加入球磨机中球磨30min,再喷洒20g木醋液后转入造粒机中造粒,制成粒径为3mm颗粒并包装封袋,得重金属污染土壤钝化剂。对照例:山东某有限公司生产的钝化剂。将实例及对照例的产品试验效果进行检测,具体检测如下:土壤pH值用上海雷兹pH计测定,水土质量比为2.5:1,pH计型号为pH5-3C。具体方法参照国家标准。土壤CEC(阳离子交换量)用分光光度法测定。具体检测结果如表1。表1检测项目实例1实例2实例3对照例pH6.376.085.914.92CEC%52494620由表1可知,本发明制备的钝化剂的施用显著提高了土壤pH、土壤阳离子交换量(CEC),其中土壤pH提高至6.37,CEC提高了52%。土壤pH、阳离子交换量(CEC)与土壤Cu、Cd弱酸提取态呈现显著负相关关系(P<0.05),添加钝化剂,促进土壤中Cu、Cd由活性高的弱酸提取态向活性低的形态转化,钝化剂修复Cu、Cd污染土壤的关键作用在于提高土壤pH值和CEC含量。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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