一种水稻田重金属污染修复材料及其加工方法与修复方法技术

本发明专利技术涉及农田重金属污染修复的技术领域，具体涉及一种水稻田重金属污染修复材料及其加工方法与修复方法，水稻田重金属污染修复材料由内至外依次包括内芯、包覆在内芯外部的内网袋和可拆卸包覆在内网袋外部的外网罩，所述内芯为由如下重量百分含量的原料制备而成的颗粒材料：腐殖酸30‑40%、生物炭20‑25%、坡缕石15‑20%、蒙脱石10‑15%和钢渣10‑15%；采用本发明专利技术的修复材料，修复结束后能将修复材料方便的从土壤中取出，相比于传统的原位钝化修复材料，其不会导致土壤板结和肥力降低，并且能够真正降低土壤内的重金属含量，无二次释放的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻田重金属污染修复材料及其加工方法与修复方法
本专利技术涉及农田重金属污染修复的
，具体涉及一种水稻田重金属污染修复材料及其加工方法与修复方法。
技术介绍
随着工业的飞速进步，环境污染问题的解决变得越来越刻不容缓。其中，重金属污染更是亟待治理的一个关系人类及环境健康与生存的难题。重金属在环境中会通过生物富集作用，经食物链最终被人类摄取，对人类健康有着长期及潜在的危害。因此，相较于场地重金属污染，农田重金属污染对人类健康有着更为直接和深远的影响。中国是农业大国，水稻则是中国最重要的粮食作物之一，稻米历来是中国人的主食。中国水稻种植面积不足粮食作物总种植面积的30％，但稻谷产量却占粮食总产量的40％左右。水稻田重金属污染的来源主要有工业污水灌溉、工业废渣、废气违规堆积和排放，农业生产本身以及重金属超标的有机肥和化肥的大量施用等。被重金属污染后的水稻田会长出富集重金属的稻米，最终通过食物链在人类体内积累，严重危害人体健康。因此，水稻田重金属污染的治理已刻不容缓。土壤重金属污染的主要修复方法有：物理修复方法，包括深耕翻土法、客土法、去表层土法、换土法等；化学方法，包括电动修复法、化学试剂淋洗法以及固化稳定化技术等；生物修复方法，包括超富集植物修复和微生物修复。其中，农田重金属修复中常用的是化学方法，即添加化学改良剂和钝化剂等进行原位固化修复。但是，重金属钝化剂的施加只是改变了重金属的形态，并未真正将重金属从土壤里去除，存在二次释放的风险。此外，传统无机类钝化剂的过量添加，还会导致土壤板结和盐碱化。申请公开号为CN109294588A的中国专利技术专利，公布了“一种修复农田重金属镉污染的钝化剂及其使用方法”，该专利技术以羟基磷灰石、多孔陶瓷纳米材料、石灰份、生物炭为材料，制备出一种镉污染复合钝化剂。该方法属于传统原位钝化修复，虽然能够在一定时间内降低土壤内重金属的含量，但是土壤内重金属的总量未发生变化，存在重金属二次释放的风险。此外，该复合钝化剂中的主要吸附材料为化学合成吸附材料，施入农田后容易造成土壤板结，盐碱化，降低了土壤的肥力。申请公开号为CN110776360A的中国专利技术专利，公布了“一种基于生物炭掺混肥的稻田重金属土壤修复材料的制备方法”，该专利技术用多裂生物炭掺混微生物制剂及化学肥料制成有肥力功效的修复材料，对土壤内的重金属进行吸附，对降低重金属的有效态含量有一定的效果，且不会导致土壤板结，肥力降低。但是，该修复材料仍属于传统的原位钝化修复材料，不能从根本上降低土壤内的重金属含量。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种水稻田重金属污染修复材料，相比于传统的原位钝化修复材料，其不会导致土壤板结和肥力降低，并且能够真正降低土壤内的重金属含量，无二次释放的风险。本专利技术的第二个目的在于提供一种水稻田重金属污染修复材料的加工方法，将内芯装入内网袋内，内网袋可拆卸套在外网罩内，从而加工得到可将内芯整体从土壤中取出的水稻田重金属污染修复材料。本专利技术的第三个目的在于提供一种水稻田重金属污染修复材料的修复方法，修复完成后将内网袋及内芯从外网罩内整体取出，实现真正意义的重金属污染修复，无二次释放的风险。本专利技术的第一个目的通过以下技术方案来实现：一种水稻田重金属污染修复材料，其由内至外依次包括内芯、包覆在内芯外部的内网袋和可拆卸包覆在内网袋外部的外网罩，所述内芯为由如下重量百分含量的原料制备而成的颗粒材料：腐殖酸30-40％、生物炭20-25％、坡缕石15-20％、蒙脱石10-15％和钢渣10-15％。通过采用上述技术方案，腐殖酸提取于自然界中的动植物残骸，资源丰富，储量大，分布广，品位好；腐植酸具有丰富的活性功能基团，能够和重金属发生各种形式的结合，成为土壤重金属的钝化剂，影响重金属在土壤中的形态转化、移动性和生物有效性。生物炭具有较大的孔隙度、比表面积、表面带有大量负电荷和较高的电荷密度，能吸附大量可交换态阳离子，是一种良好的吸附材料；同时生物炭中含有丰富的土壤养分元素N、P、K、Ca、Mg及微量元素，施到农田后不仅可修复重金属污染，而且可以增加土壤有机质、提高土壤肥力。此外，腐殖酸能显著促进生物炭对重金属的吸附，提高吸附量、缩短吸附平衡时间；腐殖酸与生物炭协同作用，能促进修复材料对重金属的吸附。坡缕石和蒙脱石同属于黏土矿物，是一类在自然界中分布广泛的天然非金属矿物，其结构层带电荷，比表面积比较大，通过吸附、配位反应、共沉淀反应等作用减少土壤中的重金属离子浓度和活性，达到钝化修复的目的；与其他化学合成吸附材料不同，黏土矿物具有原位、廉价、见效快、不易改变土壤结构、不破坏土壤生态环境等优点。此外，坡缕石与蒙脱石具有较高的可塑性及粘结力，更利于将内芯的各原料复合形成内芯颗粒，提高内芯的修复效果。本专利技术中，内芯被内、外网罩包覆，土壤中的重金属可以透过内、外网罩，被内芯材料吸附；吸附完成后将修复材料整体从水稻田中取出，将外网罩拆下，对内网袋与其内的内芯进行整体更换，从而能够将土壤中的重金属去除。相比于传统原位钝化修复方法，本专利技术能够真正的降低土壤内的重金属含量，降低了重金属二次释放的风险。作为优选，所述内网袋是由可生物降解无纺布围合而成，并且具有容纳内芯颗粒材料的空腔。通过采用上述技术方案，内网袋采用可生物降解的无纺布，环保无污染，并且能够满足透水、透气、透金属离子的需求。作为优选，所述空腔的厚度不大于5cm，高度不大于10cm，长度不大于1m。通过采用上述技术方案，设定空腔的尺寸，使内芯颗粒材料在空腔内能够处于较佳的摊开状态，增大内芯颗粒材料与重金属离子的有效接触面积，提高修复效果。作为优选，所述外网罩的网孔孔径为3-5cm。通过采用上述技术方案，外网罩主要对内网袋及内芯颗粒材料起包覆支撑的作用，设定其网孔的孔径，保证其具有良好的离子透过性。作为优选，所述外网罩由耐腐蚀塑料网制作而成。通过采用上述技术方案，耐腐蚀塑料网的耐化学性能优良，应用于本专利技术的修复材料中后能够被重复使用，节能环保。作为优选，所述内芯颗粒材料通过如下操作步骤制备得到：(1)将腐殖酸、生物炭、坡缕石、蒙脱石和钢渣混合，搅拌，控制转速40-60r/min，搅拌50-70min，得混合料A；(2)将混合料A倒入双螺杆造粒机中，含水率控制在15-20％，制成2-5mm的颗粒；(3)将上述颗粒于50-60℃下，烘干1-2h，即得内芯颗粒材料。本专利技术的第二个目的通过如下技术方案来实现：一种水稻田重金属污染修复材料的加工方法，其通过如下步骤加工得到：1)缝制内网袋；2)将内芯颗粒材料装入内网袋，并将端口缝合；3)用外网罩将装有内芯颗粒材料的内网袋整体包覆，即得。通过采用上述技术方案，本专利技术的修复材料加工操作简单，无需复杂的机械加工设备，通过缝制即可完成，加工材料易得，易于推广。本专利技术的第三个目的通过如下技术方案来实现：一种水稻田重金属污染修复材料的修复方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻田重金属污染修复材料，其特征在于，其由内至外依次包括内芯、包覆在内芯外部的内网袋和可拆卸包覆在内网袋外部的外网罩，所述内芯为由如下重量百分含量的原料制备而成的颗粒材料：腐殖酸30-40%、生物炭20-25%、坡缕石15-20%、蒙脱石10-15%和钢渣10-15%。/n

【技术特征摘要】
20200523 CN 20201044602791.一种水稻田重金属污染修复材料，其特征在于，其由内至外依次包括内芯、包覆在内芯外部的内网袋和可拆卸包覆在内网袋外部的外网罩，所述内芯为由如下重量百分含量的原料制备而成的颗粒材料：腐殖酸30-40%、生物炭20-25%、坡缕石15-20%、蒙脱石10-15%和钢渣10-15%。


2.根据权利要求1所述的水稻田重金属污染修复材料，其特征在于：所述内网袋是由可生物降解无纺布围合而成，并且具有容纳内芯颗粒材料的空腔。


3.根据权利要求2所述的水稻田重金属污染修复材料，其特征在于：所述空腔的厚度不大于5cm，高度不大于10cm，长度不大于1m。


4.根据权利要求1所述的水稻田重金属污染修复材料，其特征在于：所述外网罩的网孔孔径为3-5cm。


5.根据权利要求1所述的水稻田重金属污染修复材料，其特征在于：所述外网罩由耐腐蚀塑料网制作而成。


6.根据权利要求1所述的水稻田重金属污染修复材料，其特征在于，所述内芯颗粒材料通过如下操作步骤制备得到：
（1）将腐殖酸、生物炭、坡缕石、蒙脱石和钢渣混合，搅拌，控制转速40-60r/min，搅拌50-70min，得混合料A；
（2）将混合料A倒入双螺杆造粒机中，含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王战台，汪翠萍，郑淑文，
申请(专利权)人：北京博泰至淳生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11