一种针对土壤镉污染修复的复合调理剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于土壤复合调理剂的技术领域，具体涉及一种针对石煤矿区土壤镉污染修复的复合调理剂的制备方法和应用。所述复合土壤调理剂的制备原料包括，花岗岩抛光石粉、城市污泥、电石渣、镁渣和蒙脱石；按照质量比配料后进行粉碎，热活化，修饰，造粒烘干，即得所述土壤复合调理剂。本发明专利技术以固体废物为原料，利用热活化工艺生成含有缺陷的晶体及表面多孔的结构，同时原料中的硅、钙、钾、镁部分转变为枸溶性或水溶性状态，经修饰造粒后，所得复合调理剂能够显著降低土壤中有效态镉，减少重金属在植物中的蓄积，并促进植物生长。并促进植物生长。并促进植物生长。

【技术实现步骤摘要】
一种针对土壤镉污染修复的复合调理剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种针对土壤镉污染修复的复合调理剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为世界上石煤资源较为丰富的国家之一，石煤在我国开发利用已有数百年历史。石煤作为一种低品位金属矿资源，在我国南方一些缺煤地区也被作为燃料和建材使用，使用量每年可达百万吨。同时石煤也是一种多金属共生矿，其含有钒等贵重元素，石煤提钒在湖南等地得到了大力推广。
[0003]石煤通常赋存有机质和低品位的硫化物矿点，提供许多潜在有毒元素V，Cd，Zn，As，Mo和U等的来源。大规模开采使矿物暴露在空气和水中，硫化物氧化形成的酸性矿山废水(AMD)提高了许多金属的溶解度和流动性，造成矿区土壤、地下水和地表水污染。石煤中的硫化矿物是Cd的主要储存库，它们的风化产物硫酸盐极易溶解，向地表环境释放Cd。石煤的开采、利用以及废矿渣的堆放导致了周边土壤Cd污染，并超量富集对人类及动植物构成潜在的健康风险。开发利用石煤资源对当地环境的承载能力带来极大挑战，有毒重金属在土壤中通过食物链中的富集，最终危害人体健康，可能诱发多种疾病。重金属污染的土壤由于其特殊性，使其修复工作及其困难，常面临着成本高昂的问题。
[0004]常见的土壤重金属修复有物理方法，化学方法及生物方法。物理方法如客土、电动修复等技术常因工程量大、成本高等原因无法大规模施用；化学方法如淋洗等极易改变土壤性质；而生物法则存在见效慢、修复周期长、植物体后续处理困难等问题，无法大规模使用。而土壤重金属钝化技术通过添加调理剂，可以直接或者间接改变土壤中重金属的形态和生物有效性，从而降低其危害性，适合重金属污染土壤的大规模应用。因此，开发经济、易于制备、切实可行的土壤修复剂，对于大面积的土壤重金属修复及改良具有重要的现实意义。
[0005]花岗岩抛光石粉、城市污泥、电石渣作为世界上广泛生产的固体废弃物，其处理处置和资源化利用都比较困难。
[0006]城市污泥是营养物质的载体，但经常受到激素、抗生素、内分泌干扰物和持久性有机污染物(POP)等有机物和重金属化合物等无机物的污染。因此，污泥的农业利用是一个有争议的问题。近几年来，污泥在农业上的应用有所减少，而研究人员对替代污泥处理路线的兴趣也有所增加。为了保护农田和人体健康，农业应用前应清除污染物。污泥的处置或固定会导致磷、钙、镁、钾等营养物质的不可逆损失。磷是一种稀缺的不可再生资源，是污泥中最重要的可回收养分。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种针对土壤镉污染修复的复合调理剂，在钝化重金属的同时，还能调节土壤肥力，使得植物抗逆性显著增强，具体方案如下：
[0008]一种针对土壤镉污染修复的复合调理剂，是将固体废料粉碎后进行高温热活化，然后用腐殖酸或腐殖酸盐溶液进行修饰，最后造粒、干燥得到；
[0009]所述固体废料包括花岗岩废料石粉、城市污泥、电石渣、镁渣和蒙脱石；
[0010]优选所述城市污泥为污水处理厂水处理过程产生的污泥。
[0011]所述花岗岩废料石粉、城市污泥、电石渣、镁渣和蒙脱石，
[0012]质量配比依次为0.5～1﹕1～1.5﹕0.5～1.5﹕0.05～0.2﹕0.1～0.5，
[0013]优选0.5～1﹕1～1.5﹕1～1.5﹕0.1～0.2﹕0.2～0.5,或
[0014]0.5﹕1﹕1﹕0.1﹕0.2,或
[0015]0.5﹕1.5﹕1.5﹕0.2﹕0.5。
[0016]所述腐殖酸盐选自腐殖酸钠、腐殖酸钾、腐殖酸镁、腐殖酸尿素；
[0017]所述腐殖酸或腐殖酸盐溶液的浓度为质量百分比1
‑
3％，使用量为0.10
‑
0.2L/kg固体废料；
[0018]优选1
‑
2％的腐殖酸或腐殖酸盐溶液，使用量0.15L/kg固体废料。
[0019]在上述技术方案中，所述高温活化的温度为600
‑
800℃，优选800℃下活化时间为1h。
[0020]在上述技术方案中，所述复合调理剂中的枸溶性硅的含量不低于9％，有效钙含量不低于15％，有效磷的含量不低于1.5％，有效钾的含量不低于3％，有效镁的含量不低于2％。
[0021]上述任一项所述的复合调理剂的制备方法，包括如下步骤：
[0022]1)原料混合破碎：按配比取各原料，混合破碎；
[0023]2)热活化：将破碎后的混合料进行高温活化；
[0024]3)修饰：在热活化完成后加入腐殖酸或腐殖酸盐溶液，搅匀；
[0025]4)造粒干燥：修饰完毕后，将混合料转移至造粒机造粒并烘干，即得。
[0026]作为优选地，
[0027]所述步骤1)中原料破碎至粒径小于0.1mm；
[0028]所述步骤2)中高温活化采用连续进料式管式炉；
[0029]所述步骤3)中采用旋转滚筒造粒机造粒，然后烘干至复合调理剂含水量小于5％。
[0030]本专利技术还保护上述任一项所述的复合调理剂在土壤重金属污染修复中的应用。
[0031]在上述的应用方案中，所述土壤重金属污染为镉污染，优选矿区土壤镉污染，进一步优选为石煤矿区土壤镉污染。
[0032]本专利技术还保护一种土壤镉污染修复方法，包括如下步骤：将上述任一项所述的复合调理剂施用混合到待修复污染土壤中，施用量为待修复土壤质量的1
‑
3％，优选为1
‑
2％；
[0033]或者，
[0034]在待修复污染土地上施加上述任一项所述的复合调理剂，翻耕混合，施用量为100
‑
200kg每亩土地；
[0035]优选待修复污染土壤或土地为石煤矿区镉污染土壤或土地。
[0036]花岗岩是一种酸性火成岩，主要由石英(SiO2)、钾长石(K2O
·
Al2O3·
6SiO2)、斜长石[Na(AlSi3O8)
‑
Ca(Al2Si2O8)]和黑云母[K(Mg，Fe)3AlSi3O
10
(F，OH)2]组成，城市污泥含有大量有机质及磷元素，电石渣的主要成分为Ca(OH)2，同时具有颗粒分散性好、比表面积大、
孔隙结构大。原料通过热活化，使材料的晶体结构和表面结构发生转变，生成含有缺陷的晶体及表面多孔的结构。
[0037]本专利技术通过将花岗岩抛光石粉、城市污泥、电石渣、镁渣和蒙脱石混合，并在高温的作用下，使得组分中难溶性的硅、钙、磷，钾，镁等组分被活化转化为含有水溶性和枸溶性的组分，含有多种植物生长所需的营养元素，并固化组分中的有害元素，转变成为一种微碱性且富含植物所需元素的土壤复合调理剂。在热活化的过程中，污泥中的有机污染物质在高温环境中被破坏，丧失了原有毒性；由于电石渣呈强碱性，材料中的硅钙铝组分在碱性作用下，生成活性硅酸钙盐和硅铝酸盐，原有的重金属物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对土壤镉污染修复的复合调理剂，其特征在于：是将固体废料粉碎后进行高温热活化，然后用腐殖酸或腐殖酸盐溶液进行修饰，最后造粒、干燥得到；所述固体废料包括花岗岩废料石粉、城市污泥、电石渣、镁渣和蒙脱石；优选所述城市污泥为污水处理厂水处理过程产生的污泥。2.如权利要求1所述的针对土壤镉污染修复的复合调理剂，其特征在于：所述花岗岩废料石粉、城市污泥、电石渣、镁渣和蒙脱石，质量配比依次为0.5～1﹕1～1.5﹕0.5～1.5﹕0.05～0.2﹕0.1～0.5，优选0.5～1﹕1～1.5﹕1～1.5﹕0.1～0.2﹕0.2～0.5,或0.5﹕1﹕1﹕0.1﹕0.2,或0.5﹕1.5﹕1.5﹕0.2﹕0.5。3.如权利要求1所述的针对土壤镉污染修复的复合调理剂，其特征在于：所述腐殖酸盐选自腐殖酸钠、腐殖酸钾、腐殖酸镁、腐殖酸尿素；所述腐殖酸或腐殖酸盐溶液的浓度为质量百分比1
‑
3％，使用量为0.10
‑
0.2L/kg固体废料；优选1
‑
2％的腐殖酸或腐殖酸盐溶液，使用量0.15L/kg固体废料。4.如权利要求1所述的针对土壤镉污染修复的复合调理剂，其特征在于：所述高温活化的温度为600
‑
800℃，优选800℃下活化时间为1h。5.如权利要求1所述的针对土壤镉污染修复的复合调理剂，其特征在于：所述复合调理剂中的枸溶性硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏波，陈涛，段连鑫，蒋少军，涂姝臣，黄祖率，陈长二，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：