一种修复重金属污染土壤改良剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种修复重金属污染土壤改良剂的制备方法，属于土壤改良剂领域。本发明利用活化有机蒙脱石粉末和活化风化煤粉末混合得混合粉末，并加入玉米秸秆粉末和聚丙烯酸进行反应得反应物，最后将牛粪、鸡粪等生活废弃物堆肥发酵，将发酵物和反应物混合得土壤改良剂，本发明利用秸秆中纤维与聚丙烯酸交联反应得高吸水性树脂，并固定在活化有机蒙脱石和活化风化煤的混合粉末中，提高土壤的保水性，再利用混合粉末的内部结构，表面积大，具有强烈的静电引力，对铬、锌、镍、汞等重金属具有强吸附作用，降低土壤有毒金属含量，本发明制得的土壤改良剂对土壤中的重金属控制效果显著，并保水保肥，可以提供植物营养元素，对环境无污染。
【专利说明】
一种修复重金属污染土壤改良剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种修复重金属污染土壤改良剂的制备方法，属于土壤改良剂领域。【背景技术】
[0002]土壤是农作物赖以生长的物质基础，土壤有机质的多少、土壤保肥能力的强弱、土壤通气能力的好坏以及土壤溶液的平衡等对植物的生长具有决定性的作用。在长期的农业生产中，为满足人口增加对粮食生产的需求，人们大量不合理地利用耕地并无节制地使用化肥和农药，这些最终导致土壤理化性质恶化、有机质减少、土壤保肥能力减弱、土壤通气能力差以及土壤板结等后果，严重影响农作物正常生长及产量提高；同时在农业生产中还存在着肥料利用率低下的严重问题，土壤理化性质恶化带来土壤中肥料养分淋溶损失等问题，肥料养分的流失不仅使农业投入的成本增加，而且还对环境特别是本已短缺的水资源造成严重污染。
[0003]重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。目前，土壤重金属污染已成为世界性的重大环境问题，而我国的土壤重金属污染也日趋严重。由于人类食用的绝大多数植物和动物产品都是“土壤-植物”系统的初级或次级产品，农产品污染导致重金属通过食物链进入人体，因此，对于受重金属污染的土壤，需要采取紧急的措施来降低土壤中可被植物吸收的重金属的含量。土壤的酸化会增强重金属的迀移性，增大重金属向植物中富集的风险。目前治理土壤重金属污染的策略有两种:一是通过吸附、离子交换等去除重金属;二是改变重金属在土壤中的存在形态，使其钝化，以降低其在环境中的迀移和生物有效性。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对等问题，提供了一种修复重金属污染土壤改良剂的制备方法，本发明本发明利用活化有机蒙脱石粉末和活化风化煤粉末混合得混合粉末，并加入玉米秸杆粉末和聚丙烯酸进行反应得反应物，最后将牛粪、鸡粪等生活废弃物堆肥发酵，将发酵物和反应物混合得土壤改良剂，本发明利用秸杆中纤维与聚丙烯酸交联反应得高吸水性树脂，并固定在活化有机蒙脱石和活化风化煤的混合粉末中，提高土壤的保水性，再利用混合粉末的内部结构，表面积大，具有强烈的静电引力，对铬、锌、镍、汞等重金属具有强吸附作用，降低土壤有毒金属含量，本发明制得的土壤改良剂对土壤中的重金属控制效果显著，并保水保肥，可以提供植物营养元素，对环境无污染。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:(1)称取100?150g钠基蒙脱石放入500mL三口烧瓶中，向烧瓶中加入20?40mL的二甲基二烯丙基氯化铵溶液，放入水浴中升温至65?70°C，保持此温度下搅拌反应4?5h，反应结束后将反应物过滤得过滤物，并用蒸馏水清洗4?5次，清洗后放入烘箱中在50?60°C下干燥5?6h，将干燥物研磨成粉末，过筛得120?150目有机蒙脱石粉末，将有机蒙脱石粉末放入马弗炉中在300?500°C温度下煅烧15?20min得活化有机蒙脱石粉末，备用；(2)称取50?70g风化煤，放入太阳下暴晒2?3天，晒干后的风化煤放入球磨机中粉碎、 过筛得100?120目粉末，将风化煤粉末按固液比1:3与质量分数10%氨水混合，用搅拌棒混合3?5min后放入超声振荡仪中，在150?180W功率下超声处理15?20min，处理后过滤得滤渣并干燥即可得到活化风化煤粉末；(3)将上述制备得到的活化风化煤粉末和步骤(1)备用的活化有机蒙脱石粉末按质量比1:2混合，称取50?60g混合物粉末加入反应釜中，并向反应釜中加入20?25g60?80目玉米秸杆粉末，搅拌混合后加入总质量15?25%水和总质量20?30%聚丙烯酸，在反应釜温度为70?80°C下搅拌反应50?70min，反应后冷却至室温得反应物，备用；(4)分别称取15?25g牛粪，30?50g鸡粪，10?15g鸡蛋壳，100?120g落叶和5?8g腐殖酸搅拌混合向其中加水，调节混合物的的含水率为40?50%，进行堆肥发酵，堆料要留有空隙不要压紧，如堆温超过65°C，翻捣降温，让混合物与空气充分接触，堆肥发酵15?20天后得发酵物；(5 )将上述发酵物和步骤(3)得到的反应物按质量比1:1混合，放入高速搅拌机中在600 ?800r/min转速下搅拌混合20?30min，混合均勾后将混合物使用造粒机造粒出3?5mm大小的颗粒，造粒后即可得到土壤改良剂。
[0006]本发明的应用方法:将本发明制备得到的土壤改良剂按每lkg重金属土壤施用40 ?60g，施用前测得土壤中重金属含量分别为:Cr为1256?1356mg/kg、Ni为356?564mg/kg、 Zn为156?213mg/kg、Co为624?678mg/kg，Hg为85?102mg/kg，施用复合改良剂5?10天后， 土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分别下降92%以上、75%以上、72%以上、85%以上。
[0007]本发明的有益效果是:(1)充分利用废弃资源保护环境的同时，改善土壤结构，平衡土壤蓄水保肥能力，提高作物的产量和品质；(2)本发明制备土壤改良剂养分充足、富含微量元素和腐殖质，提高土壤生物活性；(3)本发明制备工艺简单，利用活化有机蒙脱石粉末和活化风化煤粉末的混合粉末添加在土壤中可以吸附有毒金属，降低土壤有毒金属含量。【具体实施方式】
[0008]称取100?150g钠基蒙脱石放入500mL三口烧瓶中，向烧瓶中加入20?40mL的二甲基二烯丙基氯化铵溶液，放入水浴中升温至65?70°C，保持此温度下搅拌反应4?5h，反应结束后将反应物过滤得过滤物，并用蒸馏水清洗4?5次，清洗后放入烘箱中在50?60°C下干燥5?6h，将干燥物研磨成粉末，过筛得120?150目有机蒙脱石粉末，将有机蒙脱石粉末放入马弗炉中在300?500 °C温度下煅烧15?20min得活化有机蒙脱石粉末，备用;称取50? 70g风化煤，放入太阳下暴晒2?3天，晒干后的风化煤放入球磨机中粉碎、过筛得100?120 目粉末，将风化煤粉末按固液比1:3与质量分数10%氨水混合，用搅拌棒混合3?5min后放入超声振荡仪中，在150?180W功率下超声处理15?20min，处理后过滤得滤渣并干燥即可得到活化风化煤粉末;将上述制备得到的活化风化煤粉末和备用的活化有机蒙脱石粉末按质量比1:2混合，称取50?60g混合物粉末加入反应釜中，并向反应釜中加入20?25g60?80目玉米秸杆粉末，搅拌混合后加入总质量15?25%水和总质量20?30%聚丙烯酸，在反应釜温度为70?80 °C下搅拌反应50?70min，反应后冷却至室温得反应物，备用;分别称取15?25g 牛粪，30?50g鸡粪，10?15g鸡蛋壳，100?120g落叶和5?8g腐殖酸搅拌混合向其中加水， 调节混合物的的含水率为40?50%，进行堆肥发酵，堆料要留有空隙不要压紧，如堆温超过 65°C，翻捣降温，让混合物与空气充分接触，堆肥发酵15?20天后得发酵物;将上述发酵物和得到的反应物按质量比1:1混合，放入高速搅拌机中在600?800r/min转速下搅拌混合20 ?30min，混合均勾后将混合物使用造粒机造粒出3?5mm大小的颗粒，造粒后即可得到土壤改良剂。
[0009]实例 1称取l〇〇g钠基蒙脱石放入500mL三口烧瓶中，向烧瓶中加入20mL的二甲基二烯丙基氯化铵溶液，放入水浴中升温至65°C，保持此温度下搅拌反应4h，反应结束后将反应物过滤得过滤物，并用蒸馏水清洗4次，清洗后放入烘箱中在50 °C下干燥5h，将干燥物研磨成粉末，过筛得120目有机蒙脱石粉末，将有机蒙脱石粉末放入马弗炉中在300°C温度下煅烧15min得活化有机蒙脱石粉末，备用；称取50g风化煤，放入太阳下暴晒2天，晒干后的风化煤放入球磨机中粉碎、过筛得100目粉末，将风化煤粉末按固液比1:3与质量分数10%氨水混合，用搅拌棒混合3min后放入超声振荡仪中，在150W功率下超声处理15min，处理后过滤得滤渣并干燥即可得到活化风化煤粉末;将上述制备得到的活化风化煤粉末和备用的活化有机蒙脱石粉末按质量比1:2混合，称取50g混合物粉末加入反应釜中，并向反应釜中加入20g60目玉米秸杆粉末，搅拌混合后加入总质量15%水和总质量20%聚丙烯酸，在反应釜温度为70°C下搅拌反应50min，反应后冷却至室温得反应物，备用；分别称取15g牛粪，30g鸡粪，10g鸡蛋壳， l〇〇g落叶和5g腐殖酸搅拌混合向其中加水，调节混合物的的含水率为40%，进行堆肥发酵， 堆料要留有空隙不要压紧，如堆温超过65°C，翻捣降温，让混合物与空气充分接触，堆肥发酵15天后得发酵物;将上述发酵物和得到的反应物按质量比1:1混合，放入高速搅拌机中在 600r/min转速下搅拌混合20min，混合均勾后将混合物使用造粒机造粒出3mm大小的颗粒， 造粒后即可得到土壤改良剂。
[0010]将本发明制备得到的土壤改良剂按每lkg重金属土壤施用40g，施用前测得土壤中重金属含量分别为:Cr 为 1256mg/kg、Ni 为 356mg/kg、Zn 为 156mg/kg、Co 为 624mg/kg，Hg 为 85mg/kg，施用复合改良剂5天后，土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分别下降92 ? 5%、76%、73%、85 ? 5%。
[0011]实例2称取1258g钠基蒙脱石放入500mL三口烧瓶中，向烧瓶中加入30mL的二甲基二烯丙基氯化铵溶液，放入水浴中升温至67 °C，保持此温度下搅拌反应4.5h，反应结束后将反应物过滤得过滤物，并用蒸馏水清洗4次，清洗后放入烘箱中在55°C下干燥5.5h，将干燥物研磨成粉末，过筛得135目有机蒙脱石粉末，将有机蒙脱石粉末放入马弗炉中在400°C温度下煅烧 17min得活化有机蒙脱石粉末，备用;称取60g风化煤，放入太阳下暴晒2.5天，晒干后的风化煤放入球磨机中粉碎、过筛得110目粉末，将风化煤粉末按固液比1:3与质量分数10%氨水混合，用搅拌棒混合3?5min后放入超声振荡仪中，在165W功率下超声处理18min，处理后过滤得滤渣并干燥即可得到活化风化煤粉末;将上述制备得到的活化风化煤粉末和备用的活化有机蒙脱石粉末按质量比1: 2混合，称取55g混合物粉末加入反应爸中，并向反应爸中加入 23g70目玉米秸杆粉末，搅拌混合后加入总质量20%水和总质量25%聚丙烯酸，在反应釜温度为75 °C下搅拌反应60min，反应后冷却至室温得反应物，备用；分别称取20g牛粪，40g鸡粪，13g鸡蛋壳，1 lOg落叶和7g腐殖酸搅拌混合向其中加水，调节混合物的的含水率为45%，进行堆肥发酵，堆料要留有空隙不要压紧，如堆温超过65°C，翻捣降温，让混合物与空气充分接触，堆肥发酵17天后得发酵物;将上述发酵物和得到的反应物按质量比1:1混合，放入高速搅拌机中在700r/min转速下搅拌混合25min，混合均勾后将混合物使用造粒机造粒出4mm大小的颗粒，造粒后即可得到土壤改良剂。[〇〇12]将本发明制备得到的土壤改良剂按每lkg重金属土壤施用50g，施用前测得土壤中重金属含量分别为:Cr 为 1306mg/kg、Ni 为 486mg/kg、Zn 为 185mg/kg、Co 为 656mg/kg，Hg 为 93mg/kg，施用复合改良剂8天后，土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分别下降94%、77%、74%、87%。
[0013]实例3称取150g钠基蒙脱石放入500mL三口烧瓶中，向烧瓶中加入40mL的二甲基二烯丙基氯化铵溶液，放入水浴中升温至70°C，保持此温度下搅拌反应5h，反应结束后将反应物过滤得过滤物，并用蒸馏水清洗5次，清洗后放入烘箱中在60 °C下干燥6h，将干燥物研磨成粉末，过筛得150目有机蒙脱石粉末，将有机蒙脱石粉末放入马弗炉中在500°C温度下煅烧20min得活化有机蒙脱石粉末，备用；称取70g风化煤，放入太阳下暴晒3天，晒干后的风化煤放入球磨机中粉碎、过筛得120目粉末，将风化煤粉末按固液比1:3与质量分数10%氨水混合，用搅拌棒混合5min后放入超声振荡仪中，在180W功率下超声处理20min，处理后过滤得滤渣并干燥即可得到活化风化煤粉末;将上述制备得到的活化风化煤粉末和备用的活化有机蒙脱石粉末按质量比1:2混合，称取60g混合物粉末加入反应釜中，并向反应釜中加入25g80目玉米秸杆粉末，搅拌混合后加入总质量25%水和总质量30%聚丙烯酸，在反应釜温度为80 °C下搅拌反应70min，反应后冷却至室温得反应物，备用；分别称取25g牛粪，50g鸡粪，15g鸡蛋壳， 120g落叶和8g腐殖酸搅拌混合向其中加水，调节混合物的的含水率为50%，进行堆肥发酵， 堆料要留有空隙不要压紧，如堆温超过65°C，翻捣降温，让混合物与空气充分接触，堆肥发酵20天后得发酵物;将上述发酵物和得到的反应物按质量比1:1混合，放入高速搅拌机中在 800r/min转速下搅拌混合30min，混合均勾后将混合物使用造粒机造粒出5mm大小的颗粒， 造粒后即可得到土壤改良剂。[〇〇14]将本发明制备得到的土壤改良剂按每lkg重金属土壤施用60g，施用前测得土壤中重金属含量分别为:Cr 为 1356mg/kg、Ni 为 564mg/kg、Zn为 213mg/kg、Co为678mg/kg，Hg 为 102mg/kg，施用复合改良剂10天后，土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分别下降94 ? 5%、78%、75%、88%。
【主权项】
1.一种修复重金属污染土壤改良剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为:(1)称取100?150g钠基蒙脱石放入500mL三口烧瓶中，向烧瓶中加入20?40mL的二甲 基二烯丙基氯化铵溶液，放入水浴中升温至65?70°C，保持此温度下搅拌反应4?5h，反应 结束后将反应物过滤得过滤物，并用蒸馏水清洗4?5次，清洗后放入烘箱中在50?60°C下 干燥5?6h，将干燥物研磨成粉末，过筛得120?150目有机蒙脱石粉末，将有机蒙脱石粉末 放入马弗炉中在300?500°C温度下煅烧15?20min得活化有机蒙脱石粉末，备用；(2)称取50?70g风化煤，放入太阳下暴晒2?3天，晒干后的风化煤放入球磨机中粉碎、 过筛得100?120目粉末，将风化煤粉末按固液比1:3与质量分数10%氨水混合，用搅拌棒混 合3?5min后放入超声振荡仪中，在150?180W功率下超声处理15?20min，处理后过滤得滤 渣并干燥即可得到活化风化煤粉末；(3)将上述制备得到的活化风化煤粉末和步骤(1)备用的活化有机蒙脱石粉末按质量 比1:2混合，称取50?60g混合物粉末加入反应釜中，并向反应釜中加入20?25g60?80目玉 米秸杆粉末，搅拌混合后加入总质量15?25%水和总质量20?30%聚丙烯酸，在反应釜温度 为70?80°C下搅拌反应50?70min，反应后冷却至室温得反应物，备用；(4)分别称取15?25g牛粪，30?50g鸡粪，10?15g鸡蛋壳，100?120g落叶和5?8g腐殖 酸搅拌混合向其中加水，调节混合物的的含水率为40?50%，进行堆肥发酵，堆料要留有空 隙不要压紧，如堆温超过65°C，翻捣降温，让混合物与空气充分接触，堆肥发酵15?20天后 得发酵物；(5)将上述发酵物和步骤(3)得到的反应物按质量比1:1混合，放入高速搅拌机中在600 ?800r/min转速下搅拌混合20?30min，混合均勾后将混合物使用造粒机造粒出3?5mm大 小的颗粒，造粒后即可得到土壤改良剂。
【文档编号】C09K17/40GK105950177SQ201610469297
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】仇颖超, 王统军
【申请人】仇颖超