用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法、施用方法，所述生物炭基钝化剂主要由以下原料制得：以质量份数计，生物炭30

【技术实现步骤摘要】
用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及农业
，具体而言，涉及一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法、施用方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着工农业的快速发展，土壤重金属污染问题给人类生存环境带来巨大威胁，汞作为土壤中毒性最大的重金属元素之一，在土壤中具有稳定积累和不易清除的特点，汞污染土壤除了降低土壤环境质量外，还会不同程度降低作物产量与品质，并通过食物链的传递放大在人体积累，进而对人类健康产生威胁。曾位于贵州省铜仁市万山区的我国最大汞工业基地，有着长达数百年的开采史，大量的废水、废渣等直接排放到自然环境中，给当地土壤环境造成了巨大污染。根据本课题组前期调查结果发现，万山汞矿区周围农田土壤汞含量值为0.72～9.03mg/kg，大部分农田土壤均已达到或超过《土壤环境质量标准》(GB 15618—2018)中的风险筛选值(其他，pH≤5.5，Hg浓度为1.3mg/kg)，给农作物安全生产及人类生存环境带来严重威胁。
[0003]化学钝化修复具有适用性强、修复快速、经济可行等特点而受到国内外的广泛关注，但是目前钝化剂所采用的钝化材料多选用的为石灰、生物炭等单一或复配型的钝化剂，此类钝化剂在南方酸性土壤中极易重新释放到土壤环境中，使得土壤中钝化的重金属汞产生二次污染。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂，该生物炭基钝化剂可有效改善土壤理化状况，提高土壤pH值、有机质含量和土壤有效养分含量，且该生物炭基钝化剂能够促进作物生长，有效降低重金属对微生物的危害，与现有技术中的化学钝化剂相比，可以更有效吸附以及固定土壤中的汞，稳定性好，从而降低土壤重金属汞的生物有效性和毒害作用，提高土壤酶活性，进而促进植物生长。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供上述生物炭基钝化剂的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，安全环保，制备出的生物炭基钝化剂效果稳定，对植物生长的促进效果显著。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供上述生物炭基钝化剂的施用方法，该施用方法施用步骤简单可行，施用后效果良好。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，生物炭30
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40份、聚丙烯酰胺10
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20份、风化煤10
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20份、生石灰10
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20份、膨润土10
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20份、油茶壳
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水热碳材料5
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10份和硅酸镁
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水热碳材料5
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10份。
[0010]优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，生物炭33
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38份、聚丙烯酰胺
12
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18份、风化煤12
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18份、生石灰12
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18份、膨润土12
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18份、油茶壳
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水热碳材料6
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9份和硅酸镁
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水热碳材料6
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9份。
[0011]优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，生物炭35份、聚丙烯酰胺15份、风化煤15份、生石灰15份、膨润土15份、油茶壳
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水热碳材料7份和硅酸镁
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水热碳材料7份。
[0012]在本专利技术的生物炭基钝化剂配方中，主要利用了生物炭比较大的比表面积，以及高分子聚合物所含有的丰富的亲水基团，还利用了硅酸镁
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水热碳材料可以与土壤中的重金属发生反应，从而形成稳定的化学形态，尤其是两种水热碳材料均具有均匀的孔洞以及电容性能，对土壤中的重金属吸附性比较强，具有良好的重金属去除作用。
[0013]当然，在具体配伍过程中也需要注意各个原料之间的配比，尤其是两种水热碳材料之间的比例，油茶壳
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水热碳材料的吸附作用较强可以用量稍大，而且其主要为物理作用吸附，在吸附的同时副作用较小，能够保证对重金属完整的饱和吸附性，硅酸镁
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水热碳材料虽然具有丰富的孔结构和高的比表面积，但是其吸附的同时也会对土壤中部分有益元素进行吸附，因此其主要起到辅助增配的效果。
[0014]所述生物炭是由药渣或畜禽粪便在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，它能改善土壤的理化性质(提高土壤pH值、有机碳含量和阳离子交换量等)，促进真菌、固氮微生物功能类群的生长，提高土壤肥力，固定或吸附土壤重金属、农药等污染物，不仅可以降低土壤中重金属的生物有效性，还能降低土壤重金属对植物的毒害等。
[0015]所述聚丙烯酰胺是一种高分子聚合物，它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染，吸水能力特强，保水能力特高，使用周期和寿命较长，在土壤中的蓄水保墒能力可维持4年左右。
[0016]所述风化煤是我国排放量较大的工业固体废弃物，目前一般采用填埋或露天堆放，由于产量高、综合利用率低，不仅对环境造成了污染，而且也属于资源的浪费。风化煤有机质含量高(可达到90％)，颗粒比表面积较大，具有较高的吸附活性，孔隙率高达50％
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80％，有很强的吸附性，在提供农作物所必需的营养元素之外，还可以吸附固定土壤中的重金属。
[0017]所述生石灰，主要成分为氧化钙(CaO)，可以增加土壤pH值，固定、吸附土壤中的重金属，降低重金属生物有效性，是一种常用的土壤改良剂。
[0018]所述膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，具有在水中溶胀分散成胶体级粘粒特性，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、耐水性及化学稳定性，能有效固定、吸附土壤中的重金属。
[0019]所述油茶壳
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水热碳材料是由油茶壳粉末和有机酸采用水热法反应制得的水热碳材料，具有较好的孔隙结构和较大的比表面积，具有低成本、简单、高效、环境友好等优点。
[0020]所述硅酸镁
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水热碳材料是由硅酸镁、葡萄糖和丙烯酸按质量比为1∶2～4∶0.2～0.4制取而成，具有较好的孔隙结构和较大的比表面积，具有低成本、简单、高效、环境友好等优点，能固定土壤中的重金属，对重金属污染土壤均具有良好的修复效果。
[0021]优选地，作为进一步可实施的方案，所述生物炭为药渣、动物粪便中的一种或两种的混合。
[0022]除此之外，本专利技术还提供了生物炭基钝化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0023]将生物炭、风化煤、生石灰、膨润土、油茶壳
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水热碳材料和硅酸镁
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水热碳材料混
合造粒，采用聚丙烯酰胺融水后包裹冷冻干燥。
[0024]本专利技术的生物炭基钝化剂的制备方法操作条件温和，安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，生物炭30
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40份、聚丙烯酰胺10
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20份、风化煤10
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20份、生石灰10
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20份、膨润土10
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20份、油茶壳
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水热碳材料5
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10份和硅酸镁
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水热碳材料5
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10份。2.根据权利要求1所述的生物炭基钝化剂，其特征在于，以质量份数计，生物炭33
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38份、聚丙烯酰胺12
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18份、风化煤12
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18份、生石灰12
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18份、膨润土12
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18份、油茶壳
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水热碳材料6
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9份和硅酸镁
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水热碳材料6
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9份。3.根据权利要求1所述的生物炭基钝化剂，其特征在于，以质量份数计，生物炭35份、聚丙烯酰胺15份、风...

【专利技术属性】
技术研发人员：余高，陈芬，周曾艳，卢心，陈容，吴涵茜，李玉松，
申请(专利权)人：铜仁学院，
类型：发明
国别省市：