本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种抗菌钝化剂的制备方法。
背景技术
土壤是生态环境体系的重要组成部分，是人类赖以生存和发展的物质基础。随着我国工业和农业生产的现代化发展，土壤重金属污染已成为主要的环境污染问题。土壤重金属污染具有隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，重金属元素一旦进入土壤，很难被土壤中的微生物降解，治理过程非常困难，且重金属会随着作物进入食物链，危害人的身体健康。同时重金属污染可以导致土壤肥力退化、农产品产量降低和作物品质下降，严重影响环境质量和经济的可持续发展。因此寻找有效合理的方法治理和修复重金属污染具有重要意义。
治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一种是直接从土壤中去除重金属；二是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物有效性。前者主要适用于重金属污染严重的土壤，后者主要适用于轻、中度重金属污染的土壤。对于大面积重金属污染的土壤，尤其是中轻度污染的土壤，原位化学钝化修复技术具有实施简单，成本低廉以及治理速度快的优点，是修复大面积中轻度重金属复合污染土壤的较好选择。原位钝化修复技术修复原理是通过向污染土壤中加入钝化材料来改变重金属在土壤中的理化环境，使其发生吸附、沉淀、离子交换等反应，降低重金属在土壤中的生物有效性和迁移性，以达到修复重金属污染土壤的目的。
重金属钝化剂主要包括物理钝化剂、化学钝化剂、生物钝化剂等。物理钝化剂利用吸附能力大的硅酸盐物质，如活性炭、沸石等较丰富的孔径及比表面积，依据其本身的静电引力作用和较高的离子交换性能吸附固定重金属，重金属活性得到有效降低。物理吸附剂较容易获得，钝化重金属的机理较为简单，可操作性较强，其不足之处在于吸附剂与堆肥产品分离较困难，对重金属钝化效果尚不高。化学钝化剂主要是通过络合、沉淀和离子交换作用，使重金属形态降至活性较低的形态。化学钝化剂的钝化作用较好，但化学钝化剂本身往往对环境存在污染，因此，化学钝化剂存在二次污染风险。生物钝化剂的钝化作用一方面可能是由于添加的部分微生物菌剂影响物料中微生物活性，提高微生物对重金属离子的富集，另一方面则可能是由于微生物活性的增强，较强的微生物代谢生成大量腐殖酸类大分子物质，将重金属离子转化为不易被植物吸收的形态或积累在微生物体内，降低其移动性。近年来的一些研究表明，施用畜禽粪便、农作物秸秆作为有机肥可以提高土壤对重金属的吸附，降低土壤中有效态重金属的含量，但是由于有机物不稳定，容易被微生物降解，吸附后的重金属容易重新释放到环境中去因此对重金属的钝化效果并不理想。
当前已有大量钝化剂可以实现对重金属镉污染土壤的固定稳定化修复，但是钝化剂的长期有效性难以保证。此外在我国重金属污染的酸性农田占有非常大的比例，但是却一直没有一种长期有效的钝化剂可以实现对重金属的钝化。
因此，迫切需要研制出钝化能力强、成本相对低廉、使用简单方便的多功能钝化剂，加快其大面积推广应用，为农产品安全提供有效保障。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前钝化剂对重金属钝化效果差，容易被病毒、细菌等感染腐蚀的缺陷，提供了一种抗菌钝化剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种抗菌钝化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将等质量的芦荟叶与大蒜切碎放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送蒸汽，蒸汽输送完后密封爆破罐，恒温恒压静置，静置结束后，打开蒸汽爆破罐罐盖，自然冷却至室温即得气爆产物；
（2）将上述气爆产物与太湖湖底淤泥按质量比1：3混合放入玻璃皿中，将玻璃皿温室中静置，制得混合产物，用蒸馏水清洗混合产物去除淤泥，得到反应产物，备用；
（3）将竹片与氢氧化钠溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，将烧杯水浴锅中恒温加热，加热结束后滴加盐酸，调节ph值至3～5，常温下浸泡5～7h，浸泡后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，放入烘箱中干燥；
（4）将上述滤渣放入炭化炉中，在氩气氛围下，升高炭化炉中温度恒温静置得到炭化产物，将炭化产物与硫酸溶液按质量比1:5混合投入锥形瓶中，密封锥形瓶瓶口，在常温下浸泡3～5天，浸泡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次后放入烘箱中干燥，干燥后放入研磨机中研磨，过50目筛得到磺化固体，备用；
（5）将凹凸棒粉末与硫酸溶液按质量比1：5投入烧杯中混合，用搅拌器混合搅拌，搅拌后将烧杯置于超声振荡仪中超声振荡，振荡结束后过滤得到混合滤渣；
（6）按重量份数计，将3～5份备用的反应产物、2～4份备用的磺化固体和7～9份上述混合滤渣放入三维搅拌机中搅拌混合均匀，混合后放入烘箱中干燥，干燥后放入研磨机中研磨，研磨后过50目筛即得抗菌钝化剂。
步骤（1）中所述的蒸汽爆破罐中输送蒸汽的温度为230～250℃，气压升至2～3mpa，恒温恒压静置时间为20～30min。
步骤（2）中所述的温室的温度为38～45℃，空气相对湿度为70～90%，静置时间为3～5天。
步骤（3）中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为15～20%，水浴锅的水浴温度为80～90℃，恒温加热时间为2～3h，加热结束后，盐酸的质量分数为10～15%，烘箱中的温度为80～85℃，干燥时间为13～15h。
步骤（4）中所述的炭化炉中升高温度至680～710℃，恒温静置时间为50～70min，硫酸溶液的质量分数为80～90%，烘箱中的温度为60～65℃，干燥时间为5～6h。
步骤（5）中所述的硫酸溶液的质量分数为75～85%，搅拌器的转速为300～330r/min，混合搅拌时间为15～20min，超声振荡仪中的频率为40～45khz，超声振荡时间为2～3天。
步骤（6）中所述的烘箱中的温度为70～75℃，干燥时间为5～6h。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明首先将芦荟叶与大蒜进行蒸汽爆破，爆破后与太湖湖底淤泥混合放入温室中制得反应产物，再将竹片依次投入碱液、酸液中浸泡，浸泡后过滤、烘干并放入炭化炉中炭化，炭化后放入硫酸中浸泡，浸泡后过滤、洗涤、烘干、研磨得到磺化固体，然后将凹凸棒与硫酸混合搅拌制得混合滤渣，最后将反应产物、磺化固体与混合滤渣混合均匀，干燥研磨后制得抗菌钝化剂，本发明将芦荟叶与大蒜进行汽爆处理，使芦荟叶和大蒜中的各组织纤维、纤维素与其它有机物质分离，汽爆后与淤泥混合放入温室中进行微生物培养，芦荟叶与大蒜中分离出的纤维素与其它有机物质中具有羧基、羟基、环氧基团以及其它有机官能团，可以对重金属成分发生耦合作用与静电吸附作用，使重金属沉淀，从而起到钝化作用，同时芦荟中的芦荟多糖以及芦荟醌类物质对重金属能起到氧化还原的作用，使重金属成分分离出土壤中，进一步加强钝化效果，同时大蒜中汽爆分离出的大蒜素可以起到抗菌作用，防止细菌、病菌对钝化剂的破坏；
（2）本发明将竹片先后在碱液、酸液中浸泡分离出竹片中的竹纤维，然后将竹纤维放入炭化炉中炭化，炭化后再放入硫酸中浸泡，使炭化纤维表层引入磺酸基团，磺酸基团可以耦合重金属离子，使重金属吸附于碳化纤维上，并且生物炭对重金属也具有一定的吸附效果，还能使钝化剂的热稳定性、耐化学腐蚀性得到提高，本发明所制得的钝化剂偏酸性，不利于细菌、病毒的生长，因此有效防止细菌、病毒的生长，起到很好的抑菌效果，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将等质量的芦荟叶与大蒜切碎放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为230～250℃的蒸汽，直至蒸汽爆破罐中气压升至2～3mpa，蒸汽输送完后，密封爆破罐，恒温恒压静置20～30min，静置结束后，打开蒸汽爆破罐罐盖，自然冷却至室温即得气爆产物；将上述气爆产物与太湖湖底淤泥按质量比1：3混合放入玻璃皿中，将玻璃皿放入温度为38～45℃，空气相对湿度为70～90%的温室中，静置3～5天，制得混合产物，用蒸馏水清洗混合产物去除淤泥，得到反应产物，备用；将竹片与质量分数为15～20%的氢氧化钠溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80～90℃的水浴锅中，恒温加热2～3h，加热结束后，滴加质量分数为10～15%的盐酸，调节ph值至3～5，常温下浸泡5～7h，浸泡后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，放入烘箱中，在温度为80～85℃的条件下干燥13～15h；将上述滤渣放入炭化炉中，在氩气氛围下，升高炭化炉中温度至680～710℃，恒温静置50～70min后得到炭化产物，将炭化产物与质量分数为80～90%的硫酸溶液按质量比1:5混合投入锥形瓶中，密封锥形瓶瓶口，在常温下浸泡3～5天，浸泡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次后放入烘箱中，在温度为60～65℃的条件下干燥5～6h，干燥后放入研磨机中研磨，过50目筛得到磺化固体，备用；将凹凸棒粉末与质量分数为75～85%的硫酸溶液按质量比1：5投入烧杯中混合，用搅拌器以300～330r/min的转速混合搅拌15～20min，搅拌后将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为40～45khz的条件下超声振荡2～3天，振荡结束后过滤得到混合滤渣；按重量份数计，将3～5份备用的反应产物、2～4份备用的磺化固体和7～9份上述混合滤渣放入三维搅拌机中搅拌混合均匀，混合后放入温度为70～75℃的烘箱中干燥5～6h，干燥后放入研磨机中研磨，研磨后过50目筛即得抗菌钝化剂。
将等质量的芦荟叶与大蒜切碎放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为230℃的蒸汽，直至蒸汽爆破罐中气压升至2mpa，蒸汽输送完后，密封爆破罐，恒温恒压静置20min，静置结束后，打开蒸汽爆破罐罐盖，自然冷却至室温即得气爆产物；将上述气爆产物与太湖湖底淤泥按质量比1：3混合放入玻璃皿中，将玻璃皿放入温度为38℃，空气相对湿度为70%的温室中，静置3天，制得混合产物，用蒸馏水清洗混合产物去除淤泥，得到反应产物，备用；将竹片与质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80℃的水浴锅中，恒温加热2h，加热结束后，滴加质量分数为10%的盐酸，调节ph值至3，常温下浸泡5h，浸泡后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3次，放入烘箱中，在温度为80℃的条件下干燥13h；将上述滤渣放入炭化炉中，在氩气氛围下，升高炭化炉中温度至680℃，恒温静置50min后得到炭化产物，将炭化产物与质量分数为80%的硫酸溶液按质量比1:5混合投入锥形瓶中，密封锥形瓶瓶口，在常温下浸泡3天，浸泡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3次后放入烘箱中，在温度为60℃的条件下干燥5h，干燥后放入研磨机中研磨，过50目筛得到磺化固体，备用；将凹凸棒粉末与质量分数为75%的硫酸溶液按质量比1：5投入烧杯中混合，用搅拌器以300r/min的转速混合搅拌15min，搅拌后将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为40khz的条件下超声振荡2天，振荡结束后过滤得到混合滤渣；按重量份数计，将3份备用的反应产物、2份备用的磺化固体和7份上述混合滤渣放入三维搅拌机中搅拌混合均匀，混合后放入温度为70℃的烘箱中干燥5h，干燥后放入研磨机中研磨，研磨后过50目筛即得抗菌钝化剂。
将等质量的芦荟叶与大蒜切碎放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为240℃的蒸汽，直至蒸汽爆破罐中气压升至2mpa，蒸汽输送完后，密封爆破罐，恒温恒压静置25min，静置结束后，打开蒸汽爆破罐罐盖，自然冷却至室温即得气爆产物；将上述气爆产物与太湖湖底淤泥按质量比1：3混合放入玻璃皿中，将玻璃皿放入温度为41℃，空气相对湿度为80%的温室中，静置4天，制得混合产物，用蒸馏水清洗混合产物去除淤泥，得到反应产物，备用；将竹片与质量分数为17%的氢氧化钠溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为85℃的水浴锅中，恒温加热2h，加热结束后，滴加质量分数为13%的盐酸，调节ph值至4，常温下浸泡6h，浸泡后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣4次，放入烘箱中，在温度为83℃的条件下干燥14h；将上述滤渣放入炭化炉中，在氩气氛围下，升高炭化炉中温度至700℃，恒温静置60min后得到炭化产物，将炭化产物与质量分数为85%的硫酸溶液按质量比1:5混合投入锥形瓶中，密封锥形瓶瓶口，在常温下浸泡4天，浸泡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼4次后放入烘箱中，在温度为63℃的条件下干燥5h，干燥后放入研磨机中研磨，过50目筛得到磺化固体，备用；将凹凸棒粉末与质量分数为80%的硫酸溶液按质量比1：5投入烧杯中混合，用搅拌器以315r/min的转速混合搅拌17min，搅拌后将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为43khz的条件下超声振荡2天，振荡结束后过滤得到混合滤渣；按重量份数计，将4份备用的反应产物、3份备用的磺化固体和8份上述混合滤渣放入三维搅拌机中搅拌混合均匀，混合后放入温度为73℃的烘箱中干燥5h，干燥后放入研磨机中研磨，研磨后过50目筛即得抗菌钝化剂。
将等质量的芦荟叶与大蒜切碎放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为250℃的蒸汽，直至蒸汽爆破罐中气压升至3mpa，蒸汽输送完后，密封爆破罐，恒温恒压静置30min，静置结束后，打开蒸汽爆破罐罐盖，自然冷却至室温即得气爆产物；将上述气爆产物与太湖湖底淤泥按质量比1：3混合放入玻璃皿中，将玻璃皿放入温度为45℃，空气相对湿度为90%的温室中，静置5天，制得混合产物，用蒸馏水清洗混合产物去除淤泥，得到反应产物，备用；将竹片与质量分数为20%的氢氧化钠溶液按质量比1：5混合投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为90℃的水浴锅中，恒温加热3h，加热结束后，滴加质量分数为15%的盐酸，调节ph值至5，常温下浸泡7h，浸泡后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣5次，放入烘箱中，在温度为85℃的条件下干燥15h；将上述滤渣放入炭化炉中，在氩气氛围下，升高炭化炉中温度至710℃，恒温静置70min后得到炭化产物，将炭化产物与质量分数为90%的硫酸溶液按质量比1:5混合投入锥形瓶中，密封锥形瓶瓶口，在常温下浸泡5天，浸泡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼5次后放入烘箱中，在温度为65℃的条件下干燥6h，干燥后放入研磨机中研磨，过50目筛得到磺化固体，备用；将凹凸棒粉末与质量分数为85%的硫酸溶液按质量比1：5投入烧杯中混合，用搅拌器以330r/min的转速混合搅拌20min，搅拌后将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为45khz的条件下超声振荡3天，振荡结束后过滤得到混合滤渣；按重量份数计，将5份备用的反应产物、4份备用的磺化固体和9份上述混合滤渣放入三维搅拌机中搅拌混合均匀，混合后放入温度为75℃的烘箱中干燥6h，干燥后放入研磨机中研磨，研磨后过50目筛即得抗菌钝化剂。
对比例以大同市某公司生产的钝化剂作为对比例对本发明制得的抗菌钝化剂和对比例中的钝化剂进行检测，检测结果如表1所示：
测试方法
称取cd、pb、cu污染土壤各100g，分别加入3g本发明制得的抗菌钝化剂和对比例中的钝化剂，搅拌均匀，再加入所述混合料30%（重量比）的自来水，充分搅拌5min，混合均匀，静置3天，备用。3天后自然风干土壤，破碎取样，分别根据《固体废物毒性浸出方法硫酸硝酸法》（环境保护行业标准hj/t299-2007）和《土壤ph的测定》（农业行业标准ny/t1377-2007）测定浸出液毒性和土壤ph值。
表1性能测定结果
根据表1中数据可知，本发明制得的抗菌钝化剂，显著降低了土壤中铅、镉有效态含量，且抑菌性强，无二次污染，工艺简单，价格低廉，还会使得进入该土壤中培育的植物中的重金属含量也显著降低，具有广阔的使用前景。