一种重金属污染耕地修复的固碳材料制造技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染耕地修复的固碳材料，它涉及土壤修复技术领域。固碳材料包括以下组分：钙的化合物、硫酸铁和生物炭；钙的化合物为氧化钙或氢氧化钙；固碳材料的制备过程如下：将钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合，升温至80

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染耕地修复的固碳材料


[0001]本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种重金属污染耕地修复的固碳材料。

技术介绍

[0002]耕地占地球表面积的1/3，农业土壤碳库受人为活动影响最大，且在较短的时间尺度上可以调节。农业土壤的有机碳储量及其固碳能力是评估减缓气候变化和固碳减排潜力的重要依据。土壤碳汇是削减碳排放、实现碳中和、缓解全球气候变化的重要路径。土壤碳库中60%的碳以有机质的形式存在于土壤之中，巨大的土壤碳贮存量对大气CO2的水平产生重要的影响。
[0003]相比自然植被，农田种植导致土壤有机碳含量显著降低51.7%
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58.1%，农田土壤表层20厘米的有机碳储量较林地和草地分别降低51.6%和44.8%，这是由于农业耕作显著加速了不稳定颗粒有机质的周转，减少了稳定性有机碳组分的形成，从而导致土壤有机碳库明显下降；农田土壤翻耕破坏土壤团聚体结构、增加有机质分解，风和水的侵蚀增强，导致暴露和侵蚀的土壤中的碳作为温室气体排放。犁耕的CO2损失量是免耕的13.8倍，即使采用保护性耕作机具，CO2损失量也达到免耕的4.3倍，最小化土壤扰动、持续作物残茬覆盖是保护性农业的关键做法。
[0004]现有技术中，通常会采用生物炭增加土壤有机质，从而减少稻田甲烷排放和综合温室效应，达到固碳减碳作用，但是，生物炭的使用并不能钝化受污染耕地中的重金属离子，且不能吸收空气中的二氧化碳，固碳减碳作用有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种重金属污染耕地修复的固碳材料，能够解决现有技术中仅通过生物炭的使用只能减少温室气体的排放并不能钝化受污染耕地中的重金属离子、不能吸收空气中的二氧化碳、固碳减碳作用有限的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：所述固碳材料包括以下组分：钙的化合物、硫酸铁和生物炭；所述钙的化合物与硫酸铁的质量比为1.5
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2.5:1；所述钙的化合物为氧化钙或氢氧化钙；所述固碳材料的制备过程如下：S1、将钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合，钙的化合物与硫酸铁的混合物与水的质量比为1:4
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5；S2、钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合后，升温至80
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85℃，高速搅拌4
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6小时，制得钙、铁层状双金属氢氧化物浆液；S3、制备生物炭；S4、将制得的生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液混合均匀，制得固碳材料，生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液的质量比为1:2
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3。
[0007]进一步地，所述固碳材料的制备步骤S2中，将钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合搅拌，采用超分子模板法和分子自主装法，通过原子经济反应，控制晶体晶核生长，制得钙、铁层状双金属氢氧化物浆液。
[0008]进一步地，所述固碳材料的制备步骤S3中，生物炭的制备步骤如下：a、将作物秸秆粉碎为3
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5cm，然后风干至含水量在13
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14％，得到风干秸秆；b、将风干秸秆粉碎后置于炭化炉内热解；c、冷却至室温，研磨过1mm筛,获得生物炭。
[0009]进一步地，所述生物炭的制备步骤b中，热解条件为：在氮气保护下，温度为600
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700℃，热解时间为100
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120分钟，氮气流量为200ml/min。
[0010]一种重金属污染耕地修复的固碳材料的使用步骤如下：A、根据受污染耕地重金属的含量，按照每亩400
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600公斤的添加量，将固碳材料均匀喷施在土壤表层；B、对已经喷施固碳材料的土壤进行翻耕，使固碳材料与土壤充分混合后即可种植农作物，进行常规管理。
[0011]本专利技术的优点在于：本专利技术的固碳材料具有大量的不饱和配位键，能够与阴离子配位，通过化学键作用，形成非常稳定的三元金属矿化物，在潮湿环境中与土壤中的重金属以及空气中的二氧化碳矿化反应，生成碳酸根型的三元金属矿物，既能钝化受污染耕地中的重金属离子，又能固持土壤中的有机碳，还能吸收空气中大量的二氧化碳，实现碳中和，达到固碳减碳的目的，是农业土壤固碳减碳的有效途径。
具体实施方式
[0012]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0013]本具体实施方式采用如下技术方案：固碳材料包括以下组分：钙的化合物、硫酸铁和生物炭；钙的化合物与硫酸铁的质量比为1.5
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2.5:1；钙的化合物为氧化钙或氢氧化钙。
[0014]固碳材料的制备过程如下：S1、将钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合，钙的化合物与硫酸铁的混合物与水的质量比为1:4
‑
5。
[0015]S2、钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合后，升温至80
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85℃，高速搅拌4
‑
6小时，采用超分子模板法和分子自主装法，通过原子经济反应，控制晶体晶核生长，制得钙、铁层状双金属氢氧化物浆液。
[0016]S3、制备生物炭：a、将作物秸秆粉碎为3
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5cm，然后风干至含水量在13
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14％，得到风干秸秆；b、将风干秸秆粉碎后置于炭化炉内，在氮气保护下，温度为600
‑
700℃，热解时间为100
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120分钟，氮气流量为200ml/min；c、冷却至室温，研磨过1mm筛,获得生物炭。
[0017]S4、将制得的生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液混合均匀，制得固碳材料，生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液的质量比为1:2
‑
3。
[0018]一种重金属污染耕地修复的固碳材料的使用步骤如下：A、根据受污染耕地重金属的含量，按照每亩400
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600公斤的添加量，将固碳材料均匀喷施在土壤表层；B、对已经喷施固碳材料的土壤进行翻耕，使固碳材料与土壤充分混合后即可种植农作物，进行常规管理。
[0019]实施例1：固碳材料的制备过程如下：S1、将氧化钙与硫酸铁按质量比1.5:1混合，将混合物与水混合，混合物与水的质量比为1:4。
[0020]S2、氧化钙与硫酸铁的混合物与水混合后，升温至80℃，高速搅拌6小时，采用超分子模板法和分子自主装法，通过原子经济反应，控制晶体晶核生长，制得钙、铁层状双金属氢氧化物浆液。
[0021]S3、制备生物炭：a、将作物秸秆粉碎为3cm，然后风干至含水量在13％，得到风干秸秆；b、将风干秸秆粉碎后置于炭化炉内，在氮气保护下，温度为600℃，热解时间为120分钟，氮气流量为200ml/min；c、冷却至室温，研磨过1mm筛,获得生物炭。
[0022]S4、将制得的生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液混合均匀，制得固碳材料，生物炭与钙、铁层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染耕地修复的固碳材料，其特征在于：所述固碳材料包括以下组分：钙的化合物、硫酸铁和生物炭；所述钙的化合物与硫酸铁的质量比为1.5
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2.5:1；所述钙的化合物为氧化钙或氢氧化钙；所述固碳材料的制备过程如下：S1、将钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合，钙的化合物与硫酸铁的混合物与水的质量比为1:4
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5；S2、钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合后，升温至80
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85℃，高速搅拌4
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6小时，制得钙、铁层状双金属氢氧化物浆液；S3、制备生物炭；S4、将制得的生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液混合均匀，制得固碳材料，生物炭与钙、铁层状双金属氢氧化物浆液的质量比为1:2
‑
3。2.根据权利要求1所述的一种重金属污染耕地修复的固碳材料，其特征在于：所述固碳材料的制备步骤S2中，将钙的化合物与硫酸铁的混合物与水混合搅拌，采用超分子模板法和分子自主装法，通过原子经济反应，控制晶体晶核生长，制得钙、铁层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑宇，吴昌溪，谢海军，艾爱民，张旭钏，崔伟伟，陈树鹏，
申请(专利权)人：江苏隆昌化工有限公司，
类型：发明
国别省市：