重金属污染土壤修复剂

文档序号:32654288发布日期:2022-12-23 20:54阅读:26来源:国知局

1.本发明涉及土壤修复剂技术领域,具体为重金属污染土壤修复剂。


背景技术:

2.土壤无机污染物中以重金属比较突出,主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解,而易于积累.转化为毒性更大的甲基化合物,甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积,严重危害人体健康。土壤中重金属元素主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然因素中,成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响很大,而在各种人为因素中,工业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染所占比重较高。
3.人们使用的诸多治理修复技术大致可概括为三类:(1)采用物理、化学或生物等方法将重金属污染物从污染土壤中直接去除,该法可直接降低土壤中重金属总量,治理效果比较理想,但其成本也高,而且也难以实施;(2)隔离法,其利用各种防渗材料将污染土壤与未污染土壤或水体分开,以减少或阻止金属污染物扩散造成二次污染,该方法对防渗材料要求较为严格,工程技术要求也高,同时被隔离的土壤也不使用,造成土壤或土地的浪费;(3)土壤原位固定化修复法,即向被污染土壤中施用各类固定化试剂,通过对重金属的吸附、沉淀(共沉淀)及络合等作用将重金属固定在土壤中,降低其在环境中的迁移性和生物可利用性,从而降低重金属污染的环境风险。
4.相比于前述两种修复方法,原位化学固定技术投入较低、操作简便、环境友好,对大面积中、低浓度重金属污染土壤修复有明显的优势。因此农业土壤中重金属污染主要采用外添加型土壤修复剂。但是,土壤修复剂在降低土壤中重金属含量的性能需要进一步提升,而且对土壤进行修复的过程中,为增加土壤的肥力,导致修复后的土壤还是比较贫瘠,实用性欠佳。


技术实现要素:

5.本发明的目的在于提供重金属污染土壤修复剂,以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:重金属污染土壤修复剂,按重量份数计,包括以下原料成分:硫酸钙的水合物30-70份、天然蒙脱石粉30-50份、电石渣20-30份、生物炭25-35份、活性污泥20-33份、生物菌剂4-8份、草炭粉10-20份、有机肥15-25份、沸石粉5-10份、有机酸6-10份、有机质5-8份、牲畜粪便25-40份和磷灰石2-10份,还包括有木质生物质催化剂。
7.优选的,所述木质生物质催化剂的份数为0.5-1份,且木质生物质催化剂的材质为硬木或者软木。
8.优选的,所述有机酸为醋酸、酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、苯甲酸、水杨酸或咖啡酸中的任意一种。
9.优选的,所述牲畜粪便选用脱水处理后的牲畜粪便,且在脱水处理后,在40-60℃
的热风下对牲畜粪便干燥0.5-1h。
10.优选的,所述生物炭为木材、稻草或者农作物废弃物在缺氧的环境下燃烧获得,所述有机肥为工业酒糟、厨余垃圾混合畜禽粪便经自制发酵催熟堆腐法无害化处理获得的熟肥。
11.优选的,所述电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣,且电石渣的含水率为5%-8%。
12.重金属污染土壤修复剂,其制备方法包括如下步骤:
13.s1、按组分称取硫酸钙的水合物、天然蒙脱石粉、电石渣、生物炭、活性污泥、生物菌剂、草炭粉、有机肥、沸石粉、有机酸、有机质、牲畜粪便、磷灰石和木质生物质催化剂;
14.s2、将天然蒙脱石粉制成改性蒙脱土,电石渣研磨处理后制得粉末状在加入,然后依次加入有机酸、有机质进行混合搅拌10-20min,之后依次加入生物炭、草炭粉、磷灰石和沸石粉继续进行搅拌0.5-1h,得到第一混合物;
15.s3、将活性污泥和牲畜粪便脱水后加入第一混合物中,得到第二混合物继续搅拌,之后再向第二混合物中加入生物菌剂和木质生物质催化剂,搅拌0.3-0.5h后得到第三混合物;
16.s4、向第三混合物加入纯水,搅拌0.4-0.6h得到该土壤修复剂。
17.优选的,所述制备方法的步骤(s2)中,改性蒙脱土的制备方法如下所示:
18.s2.1、选择天然蒙脱石粉,加入搅拌容器中,加水搅拌后,配成悬浊液,将悬浊液放置在阴凉处搅拌20-30h,搅拌至溶液出现溶胀的现象;
19.s2.2、向步骤(s2.1)值得的悬浊液中加入60-80%有机聚合物溶液和40-60%钠盐溶液,在30-40℃下持续搅拌24-48h;
20.s2.3、采用离心的方法对步骤(s2.2)得到的悬浊液脱水干燥,分离悬浊液中的水,弃掉上清液,于常温下干燥即得改性蒙脱土。
21.优选的,所述制备方法的步骤(s4)中,第三混合物与纯水的比例为0.2-0.4∶1。
22.与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
23.本发明通过硫酸钙的水合物、天然蒙脱石粉、电石渣、生物炭、活性污泥、生物菌剂、草炭粉等制得的土壤修复剂,使最终产品能够高效去除重金属,且不会对人体产生危害,同时制备方法简单易行,成本低,适合大规模生产,而且在去除重金属的同时,能够增加土壤的肥力,使土壤变得肥沃,有利于后续作物的生长,并提高了该修复剂的功能性以及实用性。
具体实施方式
24.下面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。
25.实施例一:
26.重金属污染土壤修复剂,按重量份数计,包括以下原料成分:硫酸钙的水合物30份、天然蒙脱石粉30份、电石渣20份、生物炭25份、活性污泥20份、生物菌剂4份、草炭粉10
份、有机肥15份、沸石粉5份、有机酸6份、有机质5份、牲畜粪便25份和磷灰石2份,还包括有木质生物质催化剂0.5份,且木质生物质催化剂的材质为硬木,起到催化的作用,有机酸为醋酸,有机酸通过溶解和络合等作用,可增加土壤内无机养分的有效性和移动性,牲畜粪便选用脱水处理后的牲畜粪便,且在脱水处理后,在50℃的热风下对牲畜粪便干燥1h,牲畜粪便中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等养分,同时也能供给作物所需的钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素,满足作物生长过程中对多种养分的需要,生物炭为木材、稻草或者农作物废弃物在缺氧的环境下燃烧获得,作为土壤改良剂的木炭,能帮助植物生长,可应用于农业用途以及碳收集及储存使用,有机肥为工业酒糟、厨余垃圾混合畜禽粪便经自制发酵催熟堆腐法无害化处理获得的熟肥,有机肥可使土壤处于还原环境,从而有效减轻或消除六价铬对植物的危害,电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣,且电石渣的含水率为5%,沸石粉由沸石矿物经粉碎、研磨后制得,沸石具有极强的吸附性、离子交换性、催化性、耐酸碱性、耐辐射性,无毒无害无残余,对土壤污染治理、改善土壤贫瘠化、盐渍化、解决土壤板结等题具有显著效果,经改性的蒙脱土具有很强的吸附能力,良好的分散性能,其能够分散到土壤中,吸附并去除土壤中的重金属。
27.实施例二:
28.重金属污染土壤修复剂,其制备方法包括如下步骤:
29.s1、按组分称取硫酸钙的水合物、天然蒙脱石粉、电石渣、生物炭、活性污泥、生物菌剂、草炭粉、有机肥、沸石粉、有机酸、有机质、牲畜粪便、磷灰石和木质生物质催化剂;
30.s2、将天然蒙脱石粉制成改性蒙脱土,电石渣研磨处理后制得粉末状在加入,然后依次加入有机酸、有机质进行混合搅拌20min,之后依次加入生物炭、草炭粉、磷灰石和沸石粉继续进行搅拌1h,得到第一混合物;
31.改性蒙脱土的制备方法如下所示:
32.s2.1、选择天然蒙脱石粉,加入搅拌容器中,加水搅拌后,配成悬浊液,将悬浊液放置在阴凉处搅拌30h,搅拌至溶液出现溶胀的现象;
33.s2.2、向步骤(s2.1)值得的悬浊液中加入60%有机聚合物溶液和40%钠盐溶液,在35℃下持续搅拌48h;
34.s2.3、采用离心的方法对步骤(s2.2)得到的悬浊液脱水干燥,分离悬浊液中的水,弃掉上清液,于常温下干燥即得改性蒙脱土;
35.s3、将活性污泥和牲畜粪便脱水后加入第一混合物中,得到第二混合物继续搅拌,之后再向第二混合物中加入生物菌剂和木质生物质催化剂,搅拌0.5h后得到第三混合物;
36.s4、向第三混合物加入纯水,第三混合物与纯水的比例为0.4∶1,搅拌0.6h得到该土壤修复剂。
37.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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