一种降低土壤中镉生物有效性的重金属钝化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种降低土壤中镉生物有效性的重金属钝化剂，由以下重量百分比计的组分混合制成：生物炭70-90％，改性海藻酸钠10-30％。本发明专利技术不仅具有原位钝化土壤重金属的功能，而且还能改善土壤结构、增加土壤孔隙度，较大幅度地提高土壤pH值，兼具修复酸化土壤的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种重金属纯化剂，特别设及一种降低±壤中儒生物有效性的重金属 纯化剂。
技术介绍
由于工业化和城镇化的加速发展，我国部分农田±壤存在着不同程度儒（Cd)污 染风险。据报道，我国耕层±壤中Cd的平均输入率为每年0. 004mg/kg，是高风险重金属元 素之一。±壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致±壤退化、农作物产量和品质下 降，而且可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人类健康。 目前对±壤重金属污染修复技术的研究已有很多报道，各国研究学者先后探索出 深耕法、排±法、客±法、热解吸法、热处理法、电化学法和化学冲洗法、化学原位纯化法等 各种物理/化学修复方法。鉴于上述方法都有一定的局限性，没能成为理想的修复措施，也 未得到大面积推广应用。如排±法和客±法，因每亩±壤高达15万kg，运输量巨大，成本太 高，且处置不当会引发二次污染，从经济和方法角度来考虑，不可能成为主流修复技术。现 在最常用的物理/化学修复方法是±壤重金属的原位纯化法，并初步形成了粘±矿物、憐 肥类物质、铁儘氧化物、娃素类物质、微量元素肥料、铁儘氧化物等碱性类物质、有机物料和 复合纯化剂等八大类别的±壤重金属纯化剂。该方法是在污染±壤中添加纯化剂，通过改 变重金属在±壤中的有效浓度或者氧化还原状态，从而降低重金属在±壤中的有效浓度， 降低对生物体的毒性。原位纯化修复技术是一种经济高效的面源污染治理技术，由于操作 方便和效果快速，使其在污染±壤治理过程中有着不可代替的作用，符合我国可持续农业 发展的需要，受到±壤、环境学家越来越广泛的关注。例如，近年来利用工业废料和农业废 弃物（如赤泥、油菜賴杆、玉米賴杆等）作为原位纯化剂来降低±壤中Cd的生物有效性，进 而防止其向食物链中转移的研究已有报道。其原理是通过改变重金属在±壤中的存在状 态，使其由活性态转变为稳定态，从而降低其毒害作用。生物炭是生物质在限制氧气条件下 经热解炭化产生的一类高度稳定的固态物质。制备生物炭的原料来源广泛，如农业废弃物、 竹材林木、果壳等。作为一种新型吸附材料，其分子细密多孔，表面积巨大，具有超强的吸附 能力，在环境保护、上壤地质学和大气科学等领域应用广泛。日常生活中常用于水质净化、 空气除臭、调湿保鲜W及居室保健等方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低±壤中儒生物有效性的重金属纯化剂，不仅具有 原位纯化±壤重金属的功能，而且还能改善±壤结构、增加±壤孔隙度，较大幅度地提高± 壤抑值，兼具修复酸化±壤的功能。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种降低±壤中儒生物有效性的重金属纯化剂，由W下重量百分比计的组分混合 制成：生物炭70-90%，改性海藻酸钢10-30%。 本专利技术充分发挥生物炭的优良特性，用其来制备重金属纯化剂，按合适比例将其 和普通氮素化肥混合施用于±壤，可W起到抑制化肥氮素挥发、实现氮素缓释的效果，对缓 解农业面源污染具有十分重要的科学意义。 本专利技术采用生物炭与改性海藻酸钢复配，生物炭能纯化吸附重金属，改性海藻酸 钢更能直接与重金属吸附反应，从而能降低±壤中儒的有效态含量，从而减少植物对儒的 吸收量。 作为优选，所述生物炭由竹炭、山核桃壳炭及花生壳炭按照3:2:1的重量比混合 而成。 专利技术人经过长期研究发现，W特定种类的生物炭进行组合，尤其是选用山核桃壳 炭运一杭州地方特色的废弃物加工的炭，运=种炭的组合，综合起效，在形成的生物炭的孔 隙、比表面积等方面能更好地纯化、吸附重金属儒。 作为优选，所述生物炭经稀碱溶液处理后使用。 作为优选，稀碱溶液处理具体为：将生物炭置于浓度为0. 3-0. 7mol/L的氨氧化钢 溶液中，加热至30-40°C，保溫浸泡5-化，取出后用蒸馈水冲洗干净，烘干。本专利技术通过将生 物炭经过特定的稀碱溶液处理工艺，控制碱的浓度、处理时间和溫度，从而改变生物炭的表 面官能团，提高生物炭纯化、吸附重金属儒的能力。 作为优选，所述竹炭的制备方法为：将竹子在无氧环境中，500-700°C下裂解 90-120min而得；所述山核桃壳炭的制备方法为：将山核桃壳在无氧环境中，500-600°C下 裂解90-120min而得；所述花生壳炭的制备方法为：将花生壳在无氧环境中，350-500°C下 裂解90-120min而得。本专利技术不同的生物炭采用不同的特定溫度裂解生产，形成的生物炭 能更好地纯化、吸附重金属儒。 作为优选，所述改性海藻酸钢的制备方法步骤如下： (1)将海藻酸钢溶于水中制成质量浓度5-10%的海藻酸钢溶液；(2)向海藻酸钢溶液中加入双氧水，加热至45-50°C，超声条件下保溫反应3-化； 做向步骤似处理后的海藻酸钢溶液中加入活性炭，活性炭用量为步骤似处理 后的海藻酸钢溶液重量的3-5%，揽拌1-化，过滤除活性炭，滤液加入6-8倍体积的质量浓 度95%乙醇，醇沉8-lOh，抽滤后得醇沉物；活性炭处理能脱除部分杂质。 (4)将醇沉物溶于水制成质量浓度10-15%的醇沉物溶液，并调节抑至6. 0-6. 5， 将醇沉物溶液与质量浓度30-50%的氯化锋溶液混合均匀，加热至55-65°C，揽拌条件下保 溫反应15-1化，离屯、，上清液经真空浓缩、冷冻干燥后得改性海藻酸钢。醇沉物（寡糖）与 金属盐（氯化锋）馨合反应，获得寡糖-金属配合物即改性海藻酸钢，脱除重金属儒效果 好。 本专利技术将海藻酸钢在双氧水、特定溫度下（45-50°C)降解，同时辅W超声处理，有 助于大分子海藻酸钢的断裂降解，辅助海藻酸钢降解为寡糖，为下一步降解反应做好准备， 制备出的寡糖聚合度更好些，利于后面制备的寡糖-金属配合物，脱除重金属儒效果更好。 阳020] 作为优选，步骤（2)中双氧水用量为海藻酸钢溶液总体积的8-10%，双氧水质量 浓度为10-20%。 作为优选，步骤（4)中醇沉物溶液与氯化锋溶液的体积比=1:0. 5-1。 本专利技术的有益效果是： 1、不仅具有原位纯化±壤重金属的功能，而且还能改善±壤结构、增加±壤孔隙 度，较大幅度地提高±壤抑值，兼具修复酸化±壤的功能，适用于各种成±母质发育的水 稻±，是一种多功能广谱型环保产品。 2、本专利技术原料来源广泛，制备方法简单易行，应用方便，易于推广，具有显著的环 境效益及经济效益。【具体实施方式】下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。 本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。 下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。 阳〇27] 实施例1 : 一种降低±壤中儒生物有效性的重金属纯化剂，由W下重量百分比计的组分混合 制成：生物炭70%，改性海藻酸钢30%。 生物炭经稀碱溶液处理后使用，稀碱溶液处理具体为：将生物炭置于浓度为 0. 3mol/L的氨氧化钢溶液中，加热至30°C，保溫浸泡她，取出后用蒸馈水冲洗干净，烘干。 生物炭由竹炭、山核桃壳炭及花生壳炭按照3:2:1的重量比混合而成。所述竹炭 的制备方法为：将竹子在无氧环境中，500°C下裂解120min而得；所述山核桃壳炭的制备方 法为：将山核桃壳在无氧环境中，500°C下裂解120min而得；所述花生壳炭的制备方法为： 将花生壳在无氧环境中，350°C下裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低土壤中镉生物有效性的重金属钝化剂，其特征在于，由以下重量百分比计的组分混合制成：生物炭70‑90％，改性海藻酸钠10‑30％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉学，汪玉瑛，吕豪豪，杨生茂，钟哲科，
申请(专利权)人：浙江省农业科学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33