一种用于重金属污染的微生物复合肥及其制备方法与流程

本发明属于肥料领域，特别涉及一种用于重金属污染的微生物复合肥及其制备方法。

背景技术：

随着科学技术的快速发展，重金属产品在社会中得到了广泛的应用，但由于重金属产品使用后的不当处理，导致重金属污染物不断进入环境中，污染物的数量不断累积，对人们赖以生存的环境造成了严重污染，这些重金属污染物不仅能在环境中能长时间滞留，而且难于降解、且毒性较大，能不断地通过水、土壤、大气等介质进入动植物体内，再由食物链进入人体，对人体健康造成极大地危害。

土壤重金属污染修复的方法目前，主要的土壤重金属污染修复技术有物理修复、化学修复和生物修复。其中物理修复的方法有客土工程、电修复法、电热修复、热处理法和土壤淋洗法；化学修复的方法有土壤稳定化法、光催化降解法和改良法；生物修复的方法有植物修复、动物修复和微生物修复。微生物修复技术的原理土壤重金属污染微生物修复技术是利用土壤环境中的微生物(如藻类、细菌、真菌等)对重金属污染物进行吸收、沉淀、氧化和还原等作用，来降低重金属在土壤中的毒性。微生物修复技术的优点对比传统的物理、化学修复技术，运用生物修复技术对重金属污染的土壤进行修复，生成的产物不会破坏植物的生长环境，同时生物修复技术还具有成本低、效率高、不会产生二次污染、操作简单和适用范围广等特点。对比微生物修复技术和动植物修复技术，微生物具有个体微小、比表面积大、繁殖快、代谢能力强、种类多、分布广、适应性强、容易培养等特点。但微生物修复技术的缺点在于：微生物对重金属污染物的吸附等作用具有一定的容量限制。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种用于重金属污染的微生物复合肥及其制备方法，利用重金属吸附剂和微生物的双重作用对重金属污染进行修复。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种用于重金属污染的微生物复合肥，该生物菌肥包括以下重量份的原料：腐殖酸10-25％、生物炭10-15％、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石20-30％、微生物菌剂5-10％、尿素10-25％、磷酸二铵5-15％、硫酸钾5-15％、硅酸钠5-9％、氯化钙2-5％、硫酸亚铁3-6％、硼酸1-3％。

优选的，所述微生物菌剂的总有效活菌数为80-120亿cfu/g。

优选的，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、动胶菌、假单孢杆菌、蓝细菌、柠檬酸细菌、球形红细菌其中一种或几种。

优选的，所述枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、假单孢杆菌、蓝细菌、柠檬酸细菌的质量比为3:3:1:1:2。

优选的，所述枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、动胶菌、柠檬酸细菌、球形红细菌的质量比为3:2:1:2:2。

优选的，所述腐殖酸的活性腐殖酸含量≧10％，有机质含量≧40％。

另外，本发明还提供了用于重金属污染的微生物复合肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石的制备：将凹凸棒石用4mol/l盐酸溶液，于60℃下磁力搅拌酸化1h，冷却后抽滤，用去离子水洗涤滤饼至中性，洗涤后将滤饼置于95℃烘箱干燥24h得酸化凹凸棒石，粉碎后备用；取丙烯酸于250ml烧杯中，加入n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，加入去离子水，机械搅拌，在搅拌状态下缓慢加入壳聚糖，于室温和空气氛围下持续搅拌1h，加入上述制备的酸化凹凸棒石，超声分散30min，后加入抗坏血酸，机械搅拌，逐滴缓慢加入3％过氧化氢溶液。持续反应1h后，将颗粒状产品转入配置的4mol/l氢氧化钠溶液中，浸泡4h后，用无水乙醇脱水，置于真空干燥器干燥24h得到壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石；

(2)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硅酸钠、氯化钙、硫酸亚铁、硼酸加水溶解后与腐殖酸、生物炭、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石和生物菌剂混合均匀后造粒得到微生物菌肥。

优选的，步骤(1)中所述凹凸棒土与盐酸溶液的质量比为1:13。

优选的，步骤(1)中所述丙烯酸、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水、壳聚糖、酸化凹凸棒石、抗坏血酸、过氧化氢溶液、氢氧化钠溶液的质量比为24：1：300：2：5.5：0.7:23：560。

本发明的有益效果：壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石表面有多孔结构，有褶皱，表面较疏松，这种疏松表面结构有利于水分子渗入，降低吸附过程中的阻力，提高重金属的吸附量，配合微生物菌剂、复合肥及无机肥，可以有效的吸附土壤中的重金属，并大大降低了重金属在植物积累量。能够释放土壤中难溶矿质中的营养元素，提高植物的抗逆性，降解污染物，改良土壤，促进植物的生长。

附图说明

图1：本发明中壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石的为sem图；

图2：本发明中壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石的合成示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但是本发明不局限于这些实施例。

实施例1

一种用于重金属污染的微生物复合肥，该生物菌肥包括以下重量份的原料：腐殖酸12％、生物炭12％、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石21％、微生物菌剂8％、尿素11％、磷酸二铵12％、硫酸钾7％、硅酸钠8％、氯化钙3％、硫酸亚铁4％、硼酸2％。

其中，微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、假单孢杆菌、蓝细菌、柠檬酸细菌的质量比为3:3:1:1:2。

本发明的用于盆栽香葱的腐殖酸生物复合肥按照下列方法制备：

(1)壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石的制备：将凹凸棒石用4mol/l盐酸溶液，于60℃下磁力搅拌酸化1h，冷却后抽滤，用去离子水洗涤滤饼至中性，洗涤后将滤饼置于95℃烘箱干燥24h得酸化凹凸棒石，粉碎后备用；取丙烯酸于250ml烧杯中，加入n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，加入去离子水，机械搅拌，在搅拌状态下缓慢加入壳聚糖，于室温和空气氛围下持续搅拌1h，加入上述制备的酸化凹凸棒石，超声分散30min，后加入抗坏血酸，机械搅拌，逐滴缓慢加入3％过氧化氢溶液。持续反应1h后，将颗粒状产品转入配置的4mol/l氢氧化钠溶液中，浸泡4h后，用无水乙醇脱水，置于真空干燥器干燥24h得到壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石；

(2)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硅酸钠、氯化钙、硫酸亚铁、硼酸加水溶解后与腐殖酸、生物炭、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石和生物菌剂混合均匀后造粒得到微生物菌肥。

其中，步骤(1)中凹凸棒土与盐酸溶液的质量比为1:13。

其中，步骤(1)中丙烯酸、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水、壳聚糖、酸化凹凸棒石、抗坏血酸、过氧化氢溶液、氢氧化钠溶液的质量比为24：1：300：2：5.5：0.7:23：560。

实施例2

一种用于重金属污染的微生物复合肥，该生物菌肥包括以下重量份的原料：腐殖酸18％、生物炭10％、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石23％、微生物菌剂7％、尿素13％、磷酸二铵8％、硫酸钾9％、硅酸钠6％、氯化钙2％、硫酸亚铁3％、硼酸1％。

其中，微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、假单孢杆菌、蓝细菌、柠檬酸细菌的质量比为3:3:1:1:2。

本发明的用用于重金属污染的微生物复合肥按照实施例1方法制备。

实施例3

一种用于重金属污染的微生物复合肥，该生物菌肥包括以下重量份的原料：腐殖酸10％、生物炭15％、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石18％、微生物菌剂9％、尿素19％、磷酸二铵6％、硫酸钾7％、硅酸钠5％、氯化钙3％、硫酸亚铁5％、硼酸3％。

其中，微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、动胶菌、柠檬酸细菌、球形红细菌的质量比为3:2:1:2:2。

本发明的用用于重金属污染的微生物复合肥按照实施例1方法制备。

实施例4

一种用于重金属污染的微生物复合肥，该生物菌肥包括以下重量份的原料：腐殖酸16％、生物炭5％、壳聚糖接枝聚丙烯酸/凹凸棒石25％、微生物菌剂10％、尿素15％、磷酸二铵7％、硫酸钾6％、硅酸钠6％、氯化钙5％、硫酸亚铁3％、硼酸2％。

其中，微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硫酸盐还原菌、动胶菌、柠檬酸细菌、球形红细菌的质量比为3:2:1:2:2。

本发明的用于重金属污染的微生物复合肥按照实施例1方法制备。试验方法：采用被重金属污染的土壤厚度为40cm，面积为100m2的土地作为实验区域，并将整块实验区域划分为4块样方，长宽均为5m，每个样方之间留宽为0.5m的垄，每个样方根据对角线原则设置5个采样点。采取试验田表层0～40cm的土壤，阴凉通风晾干，去除杂质。测定土壤ph重金属cd、as、ni、cu、hg、pb和cr有效态的浓度，对4块实验施用本发明实施例1-4的微生物复合肥施用量为2300kg/hm²，进行翻耕，30天后，每个样方根据对角线原则设置5个采样点。采取试验田表层0～40cm的土壤，阴凉通风晾干，去除杂质，测定土壤的ph值和重金属cd、as、ni、cu、hg、pb和cr的有效态浓度，测定结果如表1。

表1土壤的ph值和重金属cd、as、ni、cu、hg、pb和cr的有效态的测定结果

由上述测定结果，可以看出本发明制备的用于重金属污染的微生物复合肥可以可以有效的吸附土壤中的重金属，可大大降低重金属在植物积累量。