一种改性凹凸棒的制备方法及以改性凹凸棒为主要原料制备土壤改良剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保技术和农用肥料技术领域，更具体的说，涉及一种微波酸化改性 的凹凸棒钝化土壤重金属的方法，更涉及一种新型农用肥料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业的快速发展，生产开发活动对土壤环境的破坏后果越来越凸显出来。土 壤重金属污染已成为严重的环境问题，不但会影响农业生产发展和粮食安全问题，而且会 间接影响地下水等与人类生活息息相关的环境要素的安全。此外，由于土地长期过量施用 化肥、农药，土壤的自然生态系统遭到严重的破坏，土壤缺乏活性微量元素，微生物结构失 衡，土壤理化结构、含水量、有机质、蛋白质（酶）的活性都受到不良影响。国家《环境保护 "十二五"规划》中明确提出，加强土壤环境的保护，推进重点地区污染场地和土壤修复。从 土壤重金属污染的形成特点以及土壤生态结构被破坏情况的来看，土壤环境改良将是一个 长期的循序渐进的过程，因此，迫切需要一种高效、成本低并且不会产生二次污染的改良方 法。
[0003] 目前，国内外治理土壤重金属污染的方法基本上可分为物理法、化学法和生物修 复法等3大类。其中，物理法成本较高，生物修复法工艺复杂，不易操作，而化学法成本较 低、操作简单、效果稳定，因此，实际中应用较多。固化法（钝化法）是一种常用的化学法， 它不会破坏土壤结构、周期短、简单易行、成本较低，因而受到广泛的应用。固化法是指通过 向土壤中添加固化剂（钝化剂），在固化剂的作用下重金属形成渗透性较低的固体混合物， 将重金属封存在固化物中，从而降低重金属元素在土壤中的迀移性。
[0004] 凹凸棒是一种常见的重金属无机钝化剂。凹凸棒又称坡缕石（Palygorskite)，是 一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，在矿物学上隶属于海泡石族。因其电镜下 的微观结构为针状、棒状，因此称为凹凸棒。凹凸棒的晶体结构如附图1。凹凸棒石特殊 的纤维结构、不同寻常的胶体、吸附和脱色等性能，被广泛应用于化工、轻工、农业、纺织、建 材、地质勘探、铸造、硅酸盐工业、原子能工业、环保及制药等领域，有"千土之王"、"万用之 土"等美称。
[0005] 目前有关既能钝化土壤重金属又能增加土壤肥力的土壤改良剂的专利还比较少。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种改性凹凸棒的制备方法及以改 性凹凸棒为主要原料制备土壤改良剂的方法。本方法能够在有效钝化土壤重金属的同时， 能为农作物的生长提供所必须的有机及无机养料，减少化肥的使用，从而达到改善土壤自 然生态结构的目的。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0008] 本发明的一种改性凹凸棒的制备方法，它包括以下步骤：
[0009] (a)将凹凸棒放置在容器中，然后在容器中加入1~4mol/l盐酸，其中盐酸：凹凸 棒的比例为3ml: Ig~5ml: Ig ;
[0010] (b)将上述浸泡于盐酸中的凹凸棒置于微波场中微波活化15~30min，微波功率 为30~50w ;
[0011] (C)将上述经酸化及微波活化过的凹凸棒装入淋洗装置，用水淋洗至洗涤水pH = 6~7;
[0012] (d)在真空度为0. 05~0.0 SMPa条件下抽滤上述已洗涤过的凹凸棒；
[0013] (e)将上述抽滤得到的凹凸棒于100~200°C下烘干、研磨并过100~300目筛子， 得到改性的凹凸棒。
[0014] 本发明的一种以改性凹凸棒为主要原料制备土壤改良剂的方法，它包括以下步 骤：
[0015] (1)将干燥的农作物秸杆粉碎；
[0016] (2)将改性的凹凸棒和有益菌菌种添加到粉碎后的秸杆中，其中改性凹凸棒质量 分数为40 %~60%，猜杆质量分数为40 %~60%，有益菌添加量为凹凸棒和猜杆总质量的 0? 2%~1% ;
[0017] (3)将改性的凹凸棒、有益菌菌种和粉碎后的秸杆混合均匀，再添加适量的水，使 混合物的含水率为30%~50%，然后在温度为50~70°C下发酵，发酵过程中每隔0. 5~ Ih进行机械翻动，发酵7~10天，制得土壤改良剂产品；
[0018] 所述的步骤（2)中的改性的凹凸棒的制备方法为：
[0019] (a)将凹凸棒放置在容器中，然后在容器中加入1~4mol/l盐酸，其中盐酸：凹凸 棒的比例为3ml: Ig~5ml: Ig ;
[0020] (b)将上述浸泡于盐酸中的凹凸棒置于微波场中微波活化15~30min，微波功率 为30~50w ;
[0021] (c)将上述经酸化及微波活化过的凹凸棒装入淋洗装置，用水淋洗至洗涤水pH = 6~7;
[0022] (d)在真空度为0. 05~0.0 SMPa条件下抽滤上述已洗涤过的凹凸棒；
[0023] (e)将上述抽滤得到的凹凸棒于100_200°C下烘干、研磨并过100~300目筛子， 得到改性的凹凸棒产品。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0025] 1.改良剂的原料之一凹凸棒为天然原料，国内储量丰富，来源广泛，相比其他的土 壤重金属污染治理方法，成本更低。
[0026] 2.凹凸棒具有化学惰性，环保性好，不会产生二次污染，且凹凸棒中含有多种有益 微量元素，包括：钾、钠、钙、镁、硫、磷、铁、锰、钼、镍、钒、铜、锌、硅、硒、碘、锶、锂等，能够被 植物吸收和利用，促进植物的生长，改善农产品的品质。
[0027] 3.微波酸化改性后的凹凸棒具有特殊的纳米多孔晶体结构，可以有效地改良土壤 的物理性质，特别是增加土壤对水分的通透性能，对沙质土壤可增加其保水性，对粘重板结 土壤可增加其透水性；凹凸棒还具有很强的吸附性和内部比表面积，可以控制和固定土壤 中的养分，防止土壤中的养分流失和贫瘠化。
[0028] 4.本发明的土壤改良剂处理土壤重金属的效果好，经过微波酸化改性的凹凸棒对 重金属离子的吸附能力大大增加，土壤中植物可利用态重金属含量大幅减少，且钝化效果 长期稳定。
[0029] 5.本发明将农村废弃农作物秸杆作为原料制备土壤改良剂，不仅解决了传统的焚 烧带来的污染问题，还把秸杆变成了肥料，实现变废为宝，土壤肥力显著提高。
[0030] 6.本发明将秸杆中的有机养料吸附在凹凸棒孔道，改良剂施用在土地里可以缓慢 释放其中的养分，可以达到保肥、节肥的效果。
[0031] 7.本发明工艺路线简单，条件温和，易于大规模的生产和应用。
【附图说明】
[0032] 图1是已有的凹凸棒电镜图；
[0033] 图2是本发明的一种改性凹凸棒的制备方法的制备流程简图；
[0034] 图3是本发明的土壤改良剂的制备流程简图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0036] 如图2所示的本发明的一种改性凹凸棒的制备方法，它包括以下步骤：
[0037] (a)将凹凸棒放置在容器中，然后在容器中加入1~4mol/l盐酸，其中盐酸：凹凸 棒的比例为3:1~5:1 (ml: g);
[0038] (b)将上述浸泡于盐酸中的凹凸棒置于微波场中微波活化15~30min，微波功率 为30~50w ;
[0039] (c)将上述经酸化及微波活化过的凹凸棒装入淋洗装置，用水淋洗至洗涤水pH = 6~7;
[0040] (d)在真空度为0. 05~0.0 SMPa条件下抽滤上述已洗涤过的凹凸棒；
[0041] (e)将上述抽滤得到的凹凸棒于100~200°C下烘干、研磨并过100~300目筛子， 得到改性的凹凸棒。
[0042] 如图3所示的本发明的一种以上述改性凹凸棒为主要原料制备土壤改良剂的方 法，它包括以下步骤：
[0043] (1)将干燥的农作物秸杆粉碎；
[0044] (2)将改性的凹凸棒和有益菌菌种添加到粉碎后的秸杆中，其中改性凹凸棒质