一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法技术

本发明专利技术属于土壤修复技术领域，公开了一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法；制备供试土壤和板蓝根药渣；制备药渣生物炭；将生物炭粉碎至0.25mm；取过20目筛的土样400g，与各类钝化剂按比例(钝化剂质量:土壤质量＝2％)混匀，装入塑料杯中；添加去离子水至土壤含水量65％左右；老化培养30d后取样，磨细过100目筛。药渣生物炭处理后的土壤残渣态Cu、Cd含量分别增加16.08％和16.67％，麦饭石处理后的土壤残渣态Cu、Cd含量分别增加7.75％和59.52％，等质量的药渣生物炭和麦饭石组合处理后的土壤残渣态Cu、Cd含量分别增加10.16％和78.57％。

A Remediation Method of Copper and Cadmium Contaminated Soil by Drug Residue Biocharcoal Combined with Maifanshi

The invention belongs to the field of soil remediation technology, and discloses a remediation method for copper and cadmium contaminated soil by residue biochar combined with maifanshi; preparation of tested soil and Isatidis residue; preparation of residue biochar; crushing biochar to 0.25 mm; taking 400 g soil samples from 20 mesh sieves and mixing them with various passivators in proportion (passivator quality: soil quality = 2%) and adding them into plastic cups; Ionic water to soil moisture content of about 65%; 30 days after aging culture, sampling, grinding through 100 mesh sieve. The contents of residual Cu and Cd in the treated soil increased by 16.08% and 16.67% respectively, while those in the treated soil increased by 7.75% and 59.52% respectively. The contents of residual Cu and Cd in the treated soil increased by 10.16% and 78.57% respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法
本专利技术属于土壤修复
，尤其涉及一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：生物炭是一种应用广泛的有机钝化剂，因其具有较大的比表面积和孔隙率，还有较丰富的官能团和稳定性，可以降低土壤中重金属的活性，同时改良土壤。此外，目前已证实有效的黏土类矿物材料因其碱性、硅氧四面体和铝氧八面体结构的配位能力和吸附性可以有效提高土壤pH、发生重金属沉淀反应或诱导重金属吸附，从而降低重金属的生物活性。此类材料主要有海泡石、高岭石、蒙脱石、沸石、膨润土等及其天然、改性或人工合成的相关材料。麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的天然复合矿物，在自然条件下易发生风化，形成高岭石、蒙脱石等黏土矿物类矿物质。因此，麦饭石具备钝化修复土壤重金属Cu、Cd能力。当前大都利用单一钝化剂对重金属进行处理，自然界中重金属的污染常以伴生性或复合性污染存在，尤其是有色金属冶炼造成的污染更为严重.同时，钝化剂本身对不同的重金属也具有选择性，有针对性地选择一种或多种效率高、稳定性长久的钝化剂是该技术(原位钝化技术)实际应用中的关键.因而将药渣生物炭(有机钝化剂)与麦饭石(无机钝化剂)组合，既可以将土壤中的重金属钝化稳定，又可以达到沃土的作用，这样的研究对我国现阶段的重金属污染土壤治理具有一定的现实意义和经济意义.将有机和无机组分组合进行钝化处理的分析较少。现有技术中，有机–无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力一般大于单一的有机物或无机物。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术中，大都利用单一钝化剂对重金属进行处理，将有机和无机组分组合进行钝化处理的分析较少。(2)现有技术中，有机–无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力一般大于单一的有机物或无机物。解决上述技术问题的难度和意义：本专利技术以板蓝根药渣为原材料制备生物炭，用于修复重金属Cu、Cd污染土壤，实现以废治污。本专利技术选择以中药渣生物炭为基质的组合钝化剂为修复重土壤金属材料。期望通过筛选最有效修复重金属污染土壤的钝化材料，作用于污染土壤后可提高土壤肥力，可不对土壤体系带来大的扰动，不向原有土壤系统中引入新的污染物，恢复土壤原本的利用功能。板蓝根药材资源属于资源消耗量大、利用效率和产出效益低、药渣排放量大的传统生产方式。本专利技术期望以板蓝根药渣为原材料，研究有效的制备药渣生物炭的方法用于修复重金属污染土壤，实现以废治污。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法。本专利技术是这样实现的，一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法，具体包括以下步骤：步骤一：制备供试土壤，采集表层土壤，深度为0～20cm左右，放在阴凉处自然风干，并去除其中的杂质，然后过20目筛，充分混匀后装袋备用；步骤二：制备板蓝根药渣，板蓝根用去离子水煮沸约30min后取出，置于105℃烘箱24h烘干后用玛瑙碾钵碾成药渣粉末，即为板蓝根药渣；步骤三：制备药渣生物炭，将药渣粉末置于带盖瓷坩埚中，放入马弗炉，以5℃·min-1的加热速率升温至500℃热解4h，自然冷却至室温；将药渣生物炭粉碎至0.25mm，密封于带盖试剂瓶并置于干燥器储存备用；步骤四：室内土壤培养，取过20目筛的土样400g，与各类钝化剂按比例混匀，装入洗净塑料杯中；用称重法添加去离子水至土壤含水量65％左右；老化培养30d后取样，自然风干，磨细过100目筛备用；步骤五：进行土壤重金属的测定、土壤基本理化性质的测定、药渣生物炭与麦饭石的表征；对测定结果进行数据处理和分析。进一步，步骤一中，供试土壤，pH为4.96，有机质2.04％，阳离子交换量68.34mmol·kg-1，Cu全量239.98mg·kg-1，Cd全量1.93mg·kg-1。进一步，步骤三，0.25mm为60目。进一步，步骤三中，药渣生物炭pH为10.93，比表面积9.45m2·g-1，总孔容为0.00992cm3·g-1，平均孔径4.19836nm，直接灰化法测定灰分为13.73％。进一步，步骤四中，室内土壤培养共设4个处理，分别为：①对照(记为CK)；②添加2％药渣生物炭(记为BC500)；③添加2％麦饭石(记为MS)；④药渣生物炭和麦饭石以1:1形成组合钝化剂(记为BC500+MS)并以2％(质量比)添加到土壤中；每个处理设3次重复。进一步，步骤四中，添加2％药渣生物炭，为与土壤质量比。进一步，步骤四中，添加2％麦饭石，为与土壤质量比。进一步，步骤四中，药渣生物炭和麦饭石以1:1形成组合钝化剂并以2％添加到土壤中，2％为质量比。进一步，步骤五中，土壤重金属的测定分为重金属Cu、Cd全量的测定和重金属形态分级提取及测定。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术采用修正BCR三步连续提取法提取不同处理的Cu、Cd形态，与对照值相比，BC500处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低了9.00％和6.82％，残渣态Cu、Cd含量分别增加了16.08％和16.67％；MS处理的弱酸可提取态Cu含量较对照无变化，Cd的酸可提取态降低了17.05％，残渣态Cu、Cd含量分别增加7.75％和59.52％；BC500+MS处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低4.44％和26.14％，残渣态Cu、Cd含量分别增加10.16％和78.57％；通过表征分析表明，药渣生物炭对Cu、Cd污染土壤钝化机制是吸附固定和形成沉淀作用，麦饭石对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是吸附作用。药渣生物炭和麦饭石均可有效地钝化污染土壤Cu、Cd，药渣生物炭作用的土壤Cu、Cd的形态主要表现为由弱酸提取态向残渣态转化；麦饭石作用的土壤Cd的形态与药渣生物炭相似，作用土壤Cu主要表现为可氧化态向残渣态转化，且两者等比例组合的作用效果优于单一钝化处理。药渣生物炭对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是表面吸附固定以及通过提高土壤pH、有机质、阳离子交换量从而吸附沉淀重金属Cu、Cd；麦饭石对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是麦饭石中含有的蒙脱石成分对Cu、Cd离子的吸附作用。附图说明图1是本专利技术实施例提供的药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的不同钝化处理后土壤Cu、Cd形态的变化示意图。图3是本专利技术实施例提供的供试药渣生物炭的扫描电镜(SEM)图。图4是本专利技术实施例提供的供试麦饭石的扫描电镜(SEM)图。图5是本专利技术实施例提供的药渣生物炭的X射线衍射(XRD)分析示意图。图6是本专利技术实施例提供的麦饭石的X射线衍射(XRD)分析示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术以板蓝根药渣为原材料制备生物炭，用于修复重金属Cu、Cd污染土壤，实现以废治污。下面结合附图对本专利技术的应用原理进行详细的说明；如图1所示，本专利技术实施例提供的药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法，具体包括以下步骤：S101：制备供试土壤，采集表层土壤，深度为0～20cm左右，放在阴凉处自然风干，并去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法，其特征在于，所述的药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法包括以下步骤：步骤一：采集铜镉污染土壤的表层土壤，深度为0～20cm，放在阴凉处自然风干，并去除其中的杂质，然后过20目筛，充分混匀后装袋备用；步骤二：制备板蓝根药渣，板蓝根用去离子水煮沸30min后取出，置于105℃烘箱24h烘干后用玛瑙碾钵碾成药渣粉末，即为板蓝根药渣；步骤三：制备药渣生物炭，将药渣粉末置于带盖瓷坩埚中，放入马弗炉，以5℃·min

【技术特征摘要】
1.一种药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法，其特征在于，所述的药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法包括以下步骤：步骤一：采集铜镉污染土壤的表层土壤，深度为0～20cm，放在阴凉处自然风干，并去除其中的杂质，然后过20目筛，充分混匀后装袋备用；步骤二：制备板蓝根药渣，板蓝根用去离子水煮沸30min后取出，置于105℃烘箱24h烘干后用玛瑙碾钵碾成药渣粉末，即为板蓝根药渣；步骤三：制备药渣生物炭，将药渣粉末置于带盖瓷坩埚中，放入马弗炉，以5℃·min-1的加热速率升温至500℃热解4h，自然冷却至室温；将生物炭粉碎至0.25mm，密封于带盖试剂瓶并置于干燥器储存备用；步骤四：室内土壤培养，取过20目筛的土样400g，与各类钝化剂按比例混匀，装入洗净塑料杯中；用称重法添加去离子水至土壤含水量65％左右；老化培养30d后取样，自然风干，磨细过100目筛备用；步骤五：进行土壤重金属的测定、土壤基本理化性质的测定、生物炭与麦饭石的表征；对测定结果进行数据处理和分析。2.如权利要求1所述的药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法，其特征在于，所述步骤一中，供试土壤，pH为4.96，有机质2.04％，阳离子交换量68.34mmol·kg-1，Cu全量239.98mg·kg-1，Cd全量1.93mg·kg-1。3.如权利要求1所述的药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁园，肖亮亮，曾强，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36