本发明涉及土壤改良剂
技术领域：
，具体涉及一种可处理重金属的土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
土壤改良剂有多类：矿物类，主要有泥炭、褐煤、风化煤、石灰、石膏、蛭石、膨润土、沸石、珍珠岩和海泡石等；天然和半合成水溶性高分子类，主要有秸秆类、多糖类物料、纤维素物料、木质素物料和树脂胶物质；人工合成高分子化合物，主要有聚丙烯酸类、醋酸乙烯马来酸类和聚乙烯醇类；有益微生物制剂类等，而近年来随着我国城市化进程的不断快速发展，城市人口的数量不断增加，同时重工业污泥产出不断增加，这导致土壤会被大量的重金属污染，此外还使土壤中有益微生物的生存空间变小，数量减少，农作物的抗菌、抗寒、抗旱能力减弱，因此迫切需要研究出一种土壤改良剂可处理土壤重金属，同时改善土壤土质，提高农作物品质。现有的土壤改良剂多为改善土质，缺乏处理土壤重金属离子效果，中国专利文献(公开号：cn105777424b)公开了一种由铁矿尾矿制成的酸性土壤改良剂，该酸性土壤改良剂包含以下重量配比的组分：铁矿尾矿：15-70份，有机肥：1-30份，粗砂：1-40份，石料：1-20份，其中所述的有机肥包括秸秆和粪便，该改良剂虽可改善酸性土壤环境，并提供营养物质，但处理重金属离子能力较差。中国专利文献(公开号：cn106495945b)公开了一种利用城市污泥快速制备土壤改良剂的方法，该方法是将包括生活污泥、稻秆、畜禽粪便、重金属钝化剂和微生物菌剂在内的原料组分混合均匀，得到混合物料；所述混合物料采用多层立式混翻发酵塔进行高温好氧发酵，得到发酵物料；将所述发酵物料造粒后，进行低温干燥，即得；该方法有效实现了污泥的稳定化、无害化、减量化和资源化处理，可以将污泥制成可以用于提升土壤质量、改善植物生长的，该改良剂虽有一定的处理重金属能力，但效果仍不佳，仍需进一步改善。技术实现要素：针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种可处理重金属的土壤改良剂，该土壤改良剂不仅可提供丰富的有机质，此外处理重金属离子效果好，具有较高的使用价值和良好的应用前景。本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种可处理重金属的土壤改良剂，包括以下重量份的原料：有机质肥38-44份、改性生物炭12-16份、重金属处理剂8-16份、木醋液14-18份、过硫酸钠6-10份、焦炭4-8份、聚丙烯胺4-8份、植物炭黑3-5份、脱硫石膏16-22份。优选地，所述可处理重金属的土壤改良剂包括以下重量份的原料：有机质肥41份、改性生物炭14份、重金属处理剂11份、木醋液16份、过硫酸钠8份、焦炭6份、聚丙烯胺6份、植物炭黑4份、脱硫石膏19份。优选地，所述有机质肥制备方法为将污泥、秸秆粉、草木灰进行搅拌混合，随后送入蚯蚓堆肥池中，投放厚度为20-40cm，随后接入蚯蚓，温度保持在25-35℃，湿度为65％，发酵25-35天，随后取出送入搅拌机中，再加入腐殖酸、菌渣，搅拌转速为105-115r/min，搅拌时间为35-45min，随后进行造粒，即得有机质肥。优选地，所述污泥为生活污泥、牛粪按照重量比7:3组成的混合物。优选地，所述接入蚯蚓量为污泥、秸秆粉、草木灰总量的12％。优选地，所述改性生物炭制备方法为将生物炭、膨润土按照重量比3:1进行混合，随后在隔绝空气条件下，以6-10℃/min速率将温度从室温升至350-450℃，随后再冷却至室温，将混合物加入到水中进行超声分散，分散6-10min，随后加入质量分数为96％双氧水反应6min，随再加入质量分数为40-60％稀硫酸溶液进行处理6-10min，随后用水洗至溶液中性，再加入质量分数为60-70％氯化铁溶液处理10min，即得改性生物炭制。优选地，所述重金属处理剂为改性二氧化硅水凝胶。优选地，所述改性二氧化硅水凝胶制备方法为将木质素分散到乙醇中，随后加入聚乙二醇，进行超声分散，超声分散6-10min，随后加入二氧化硅水凝胶搅拌转速为125-135r/min，搅拌时间为10min，随后再加入纳米石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵，搅拌转速升为155-175r/min，搅拌时间为15min，即得改性二氧化硅水凝胶。本发明还提供了一种可处理重金属的土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量各组分原料；步骤二，将有机质肥、改性生物炭、重金属处理剂依次加入高速搅拌机中，搅拌转速为125-135r/min，搅拌时间为45-55min，得到混合物a，随后再加入木醋液、过硫酸钠，继续搅拌15-25min，得到混合物b；步骤三，步骤二得到混合物b、焦炭、聚丙烯胺、植物炭黑、脱硫石膏加入到高速混合机中进行充分混合，混合转速为215-225r/min，搅拌时间为65-75min，制得本发明的可处理重金属的土壤改良剂。优选地，所述可处理重金属的土壤改良剂的制备方法为：步骤一，按要求称量各组分原料；步骤二，将有机质肥、改性生物炭、重金属处理剂依次加入高速搅拌机中，搅拌转速为130r/min，搅拌时间为50min，得到混合物a，随后再加入木醋液、过硫酸钠，继续搅拌20min，得到混合物b；步骤三，步骤二得到混合物b、焦炭、聚丙烯胺、植物炭黑、脱硫石膏加入到高速混合机中进行充分混合，混合转速为220r/min，搅拌时间为70min，制得本发明的可处理重金属的土壤改良剂。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：(1)有机质肥采用污泥在蚯蚓池发酵，污泥为生活污泥、牛粪混合物，经过蚯蚓发酵，可降低污泥中重金属含量，再与腐殖酸、菌渣混合，制备出有机质可保证改良剂中有机矿物含量，添加的焦炭、植物炭黑均具有一定孔隙度，可起到吸附重金属离子。(2)生物炭具有疏松多孔结构，孔隙度较多，将生物炭与膨润土复合，采用高温裂解、双氧水氧化，再通过氯化铁处理，制备出改性生物炭应用在土壤改良剂中，改性生物炭经过一系列处理后，提高比表面积和孔隙度，继而有效的吸收重金属离子。(3)重金属处理剂为改性纳米二氧化硅水凝胶，半纤维素具有独特的化学结构，将半纤维素与纳米二氧化硅水凝胶反应，随后通过石墨烯片层结构穿插在水凝胶上，继而可有效的提高吸附重金属离子，同时形成结构稳定，本发明的改性生物炭与重金属处理剂起到协同作用，继而进一步提高重金属处理效果。(4)实施例3及对比例1-5中得出，本发明有机质含量变化不是很明显，但重金属含量实施例3相对于对比例4、5分别降低了70％、67％，重金属cr含量变化显著，因此本发明对重金属离子cr处理效果好。具体实施方式下面结合具体实施例，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。实施例1.本实施例的一种可处理重金属的土壤改良剂，包括以下重量份的原料：有机质肥38份、改性生物炭12份、重金属处理剂8份、木醋液14份、过硫酸钠6份、焦炭4份、聚丙烯胺4份、植物炭黑3份、脱硫石膏16份。本实施例的有机质肥制备方法为将污泥、秸秆粉、草木灰进行搅拌混合，随后送入蚯蚓堆肥池中，投放厚度为20cm，随后接入蚯蚓，温度保持在25℃，湿度为65％，发酵25天，随后取出送入搅拌机中，再加入腐殖酸、菌渣，搅拌转速为105r/min，搅拌时间为35min，随后进行造粒，即得有机质肥。本实施例的污泥为生活污泥、牛粪按照重量比7:3组成的混合物。本实施例的接入蚯蚓量为污泥、秸秆粉、草木灰总量的12％。本实施例的改性生物炭制备方法为将生物炭、膨润土按照重量比3:1进行混合，随后在隔绝空气条件下，以6℃/min速率将温度从室温升至350℃，随后再冷却至室温，将混合物加入到水中进行超声分散，分散6min，随后加入质量分数为96％双氧水反应6min，随再加入质量分数为40％稀硫酸溶液进行处理6min，随后用水洗至溶液中性，再加入质量分数为60％氯化铁溶液处理10min，即得改性生物炭制。本实施例的重金属处理剂为改性二氧化硅水凝胶。本实施例的改性二氧化硅水凝胶制备方法为将木质素分散到乙醇中，随后加入聚乙二醇，进行超声分散，超声分散6min，随后加入二氧化硅水凝胶搅拌转速为125r/min，搅拌时间为10min，随后再加入纳米石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵，搅拌转速升为155r/min，搅拌时间为15min，即得改性二氧化硅水凝胶。本实施例的一种可处理重金属的土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量各组分原料；步骤二，将有机质肥、改性生物炭、重金属处理剂依次加入高速搅拌机中，搅拌转速为125r/min，搅拌时间为45min，得到混合物a，随后再加入木醋液、过硫酸钠，继续搅拌15min，得到混合物b；步骤三，步骤二得到混合物b、焦炭、聚丙烯胺、植物炭黑、脱硫石膏加入到高速混合机中进行充分混合，混合转速为215r/min，搅拌时间为65min，制得本发明的可处理重金属的土壤改良剂。实施例2.本实施例的一种可处理重金属的土壤改良剂，包括以下重量份的原料：有机质肥44份、改性生物炭16份、重金属处理剂16份、木醋液18份、过硫酸钠10份、焦炭8份、聚丙烯胺8份、植物炭黑5份、脱硫石膏22份。本实施例的有机质肥制备方法为将污泥、秸秆粉、草木灰进行搅拌混合，随后送入蚯蚓堆肥池中，投放厚度为40cm，随后接入蚯蚓，温度保持在35℃，湿度为65％，发酵35天，随后取出送入搅拌机中，再加入腐殖酸、菌渣，搅拌转速为115r/min，搅拌时间为45min，随后进行造粒，即得有机质肥。本实施例的污泥为生活污泥、牛粪按照重量比7:3组成的混合物。本实施例的接入蚯蚓量为污泥、秸秆粉、草木灰总量的12％。本实施例的改性生物炭制备方法为将生物炭、膨润土按照重量比3:1进行混合，随后在隔绝空气条件下，以10℃/min速率将温度从室温升至450℃，随后再冷却至室温，将混合物加入到水中进行超声分散，分散10min，随后加入质量分数为96％双氧水反应6min，随再加入质量分数为60％稀硫酸溶液进行处理10min，随后用水洗至溶液中性，再加入质量分数为70％氯化铁溶液处理10min，即得改性生物炭制。本实施例的重金属处理剂为改性二氧化硅水凝胶。本实施例的改性二氧化硅水凝胶制备方法为将木质素分散到乙醇中，随后加入聚乙二醇，进行超声分散，超声分散10min，随后加入二氧化硅水凝胶搅拌转速为135r/min，搅拌时间为10min，随后再加入纳米石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵，搅拌转速升为175r/min，搅拌时间为15min，即得改性二氧化硅水凝胶。本实施例的一种可处理重金属的土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量各组分原料；步骤二，将有机质肥、改性生物炭、重金属处理剂依次加入高速搅拌机中，搅拌转速为135r/min，搅拌时间为55min，得到混合物a，随后再加入木醋液、过硫酸钠，继续搅拌25min，得到混合物b；步骤三，步骤二得到混合物b、焦炭、聚丙烯胺、植物炭黑、脱硫石膏加入到高速混合机中进行充分混合，混合转速为225r/min，搅拌时间为75min，制得本发明的可处理重金属的土壤改良剂。实施例3.本实施例的一种可处理重金属的土壤改良剂，包括以下重量份的原料：有机质肥41份、改性生物炭14份、重金属处理剂11份、木醋液16份、过硫酸钠8份、焦炭6份、聚丙烯胺6份、植物炭黑4份、脱硫石膏19份。本实施例的有机质肥制备方法为将污泥、秸秆粉、草木灰进行搅拌混合，随后送入蚯蚓堆肥池中，投放厚度为30cm，随后接入蚯蚓，温度保持在30℃，湿度为65％，发酵30天，随后取出送入搅拌机中，再加入腐殖酸、菌渣，搅拌转速为110r/min，搅拌时间为40min，随后进行造粒，即得有机质肥。本实施例的污泥为生活污泥、牛粪按照重量比7:3组成的混合物。本实施例的接入蚯蚓量为污泥、秸秆粉、草木灰总量的12％。本实施例的改性生物炭制备方法为将生物炭、膨润土按照重量比3:1进行混合，随后在隔绝空气条件下，以8℃/min速率将温度从室温升至400℃，随后再冷却至室温，将混合物加入到水中进行超声分散，分散8min，随后加入质量分数为96％双氧水反应6min，随再加入质量分数为50％稀硫酸溶液进行处理8min，随后用水洗至溶液中性，再加入质量分数为65％氯化铁溶液处理10min，即得改性生物炭制。本实施例的重金属处理剂为改性二氧化硅水凝胶。本实施例的改性二氧化硅水凝胶制备方法为将木质素分散到乙醇中，随后加入聚乙二醇，进行超声分散，超声分散8min，随后加入二氧化硅水凝胶搅拌转速为130r/min，搅拌时间为10min，随后再加入纳米石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵，搅拌转速升为160r/min，搅拌时间为15min，即得改性二氧化硅水凝胶。本实施例的一种可处理重金属的土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量各组分原料；步骤二，将有机质肥、改性生物炭、重金属处理剂依次加入高速搅拌机中，搅拌转速为130r/min，搅拌时间为50min，得到混合物a，随后再加入木醋液、过硫酸钠，继续搅拌20min，得到混合物b；步骤三，步骤二得到混合物b、焦炭、聚丙烯胺、植物炭黑、脱硫石膏加入到高速混合机中进行充分混合，混合转速为220r/min，搅拌时间为70min，制得本发明的可处理重金属的土壤改良剂。对比例1.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加改性生物炭。对比例2.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加重金属处理剂。对比例3.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是重金属处理剂中未添加纳米石墨烯。对比例4.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是采用中国专利文献(公开号：cn105777424b)公开了一种由铁矿尾矿制成的酸性土壤改良剂中实施例2方法。对比例5.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是中国专利文献(公开号：cn106495945b)公开了一种利用城市污泥快速制备土壤改良剂的方法中实施例2方法。检测方法：取6kg土样过4mm筛，进行搅拌，使土壤充分混合，平均分成6组，每组1kg，采用实施例3及对比例1-5制得的土壤改良剂进行实验，随后测出土壤中的有机质含量、重金属cr含量实施例3及对比例1-5性能测试结果如下有机质含量(mg/kg)重金属cr含量(％)实施例354.210.21对比例153.120.34对比例253.020.46对比例353.140.41对比例454.190.70对比例554.120.65本发明的实施例3及对比例1-5中得出，本发明有机质含量变化不是很明显，但重金属含量实施例3相对于对比例4、5分别降低了70％、67％，重金属cr含量变化显著，因此本发明对重金属离子cr处理效果好。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。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12