一种土壤改良剂及改良土壤的方法技术

本发明专利技术涉及一种土壤改良剂及改良土壤的方法，该土壤改良剂包括矿物粉末A，改良粉末B，改良粉末C，改良溶剂，其中矿物粉末A选自硫化矿物粉末、氧化物矿物粉末、粘土矿物粉末中的一种或多种；改良粉末B选自膨润土、过硫酸盐复配物、高岭土中的一种或多种；改良粉末C选自赤泥、DTC‑螯合剂、铁锰氧化物矿物粉末中的一种或多种，改良溶剂选自腐殖酸、有机溶剂、反应型胶体中的一种或多种；该土壤改良剂通过调节土壤pH值及环境矿物材料溶解产物与重金属离子的化学固定作用，以及与土壤微生物的交互作用，将土壤中离子态重金属永久性的固定在新形成的土壤矿物中，抑制作物对重金属离子的吸收，达到降低农作物重金属含量的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤改良
，具体涉及一种土壤改良剂及改良土壤的方法，更具体地涉及一种基于矿物法治理重金属污染土壤的土壤改良剂及方法。
技术介绍
目前国内的土壤重金属污染问题成为继大气污染、水污染之后引起社会高度关注、急需解决的重大环境问题，其中土壤污染严重地区尤其以铬、铅、镉等重金属污染物较为广泛，而农田地区尤以镉污染较为严重。现有的治理土壤重金属矿物方法大致可以分为：客土法、换土法、深耕翻土法、电动力修复法、淋洗法、生物修复法等生物化技术。但是，其中的方法都难以避免的存在着投入成本过高和容易造成二次污染的问题，不具有可行性。国内矿物学专家鲁安怀教授及团队一直致力于利用天然矿物处理环境污染物新方法的研究，发掘无机界矿物天然自净化作用，这是继物理法和化学法尤其是生物法之后的第四类污染治理方法--矿物法。该方法集中解决了两个最基本的问题：1)所选用治理土壤重金属污染的矿物均为矿山生产的副产物，矿山尾砂或废弃矿物，大大节约了治理成本；2)矿物材料所具有的独特的物理、化学属性决定了其对重金属矿物的反应、吸收和固定不会带来二次污染。矿物材料种类繁多，储量丰富，且有些种类具有一定净化功能，矿物材料在重金属污染治理和环境修复领域有着独特的作用，天然矿物的表面极为粗糙，比表面积较大，表面自由能较高，通过机械破碎或化学处理可减小矿物的粒径，而许多层状、笼状矿物在同样体积下
很容易达到高比表面积，有利于通过表面吸附作用清除土壤和水体中的有害物质；矿物材料具有孔道结构，粘土矿物、沸石、锰钾矿、软锰矿、磷灰石、电气石、蛇纹石、蛭石、长石类矿物等都是具有孔道结构的矿物，内表面积相当可观；天然矿物材料具有较强的表面活性由于矿物表面点阵平面被突然截断，容易产生电荷密度过量的极性表面，极性表面极易与空气、水等介质中的分子或离子反应，形成稳定的孤立表面，因此，对具有一定净化功能的采用进行改性可改变矿物的性质，有利于土壤治理，对矿物材料的改性主要包括如下几个方面：1)矿物材料的表面积改性；2)孔道结构改性；3)表面活性改性。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于矿物法提供一种用于治理土壤重金属污染的土壤改良剂及土壤改良方法，施用本专利技术的土壤改良剂对重金属污染土壤进行治理，能够显著降低重金属含量，效果良好。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案之一是：一种土壤改良剂，包括矿物粉末A、改良粉末B、改良粉末C、改良溶剂，其中，其中，所述矿物粉末A选自硫化矿物粉末、氧化物矿物粉末、粘土矿物粉末中的一种或多种；所述改良粉末B选自膨润土、过硫酸盐复配物、高岭土中的一种或多种；所述改良粉末C选自赤泥、DTC-螯合剂、铁锰氧化物矿物粉末中的一种或多种；所述改良溶剂选自腐殖酸、有机溶剂、反应型胶体中的一种或多种。其中，所述氧化物矿物粉末选自铁、锰、铝氧化物矿物粉末中的一种或多种。所述过硫酸盐复配物为七水硫酸亚铁与过硫酸钠按照1:1重量比混合复配得到。所述反应型胶体为Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体中的一种或多种，反应胶体均可市购获得，或采用本领域常规技术手段制备得到，例如Fe(OH)3胶体可通过向饱和FeCl3溶液加入沸水的方法制得；Al(OH)3胶体可由三氯化铝与氨水反应的方法制得；硅酸胶体可由硅酸钠溶液与盐酸混合制得。所述有机溶剂为聚羧酸母液、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。其中，矿物粉末A的粒径为20-50目(优选30目)；改良粉末B的粒径为70-100(优选90目)；改良粉末C的粒径为70-100目(优选90目)。所述矿物粉末A是将矿山生产的副产物、矿山尾矿或废气矿物粉碎后得到的，以此作为土壤改良剂的成分能大大节约土壤治理成本；本专利技术通过改良溶剂、改良粉末B、C对矿物粉末A进行改性处理以改善矿物材料的性质，增加矿物材料表面活性，提高其与反应介质的接触表面积，更有助于形成能发生质子化反应或表面离子化反应的表面位，从而与其它无机离子发生配位反应或与有机络离子发生配合反应；矿物表面的离子化反应会形成质子电荷，配位反应会产生表面配位电荷，某些矿物骨架结构中原子的不等价交换还会产生具有离子交换功能的恒电荷，这些电荷均会使矿物表面荷电；盐类矿物和硫化物矿物表面还有盐基，它们在溶剂中可以离解或聚合。发生在矿物表面的羟基化、荷电性均会导致表面相的性质不同于内部，使矿物具有更强的表面活性。反应完成后，采用的有机溶剂均绿色无污染，矿物的环境属性可将重金属稳定在矿物内部，形成新的稳定矿物相，从而达到稳定固化重金属的目的，防止其迁移转化，除了能有效降解土壤，尤其是农田中重金属含量，还可吸收和富集土壤中对植物有用的元素，降低化肥施用量。优选地，按重量份计，所述矿物粉末A由25-30份硫化矿物粉末，10-30份铁锰氧化物矿物粉末组成；进一步优选地，所述矿物粉末A由30份硫化矿粉末，10或30份铁锰氧化物矿物粉末组成。优选地，按重量份计，所述改良粉末B由10-15份膨润土，2-5份过硫酸盐复配物组成；进一步优选地，所述改良粉末B由10份膨润土，2份过硫酸盐复配物组成；或者，由15份膨润土，5份过硫酸盐复配物组成。优选地，所述改良粉末C为赤泥粉末，或由8-12份赤泥与1-3份DTC-螯合剂组成；进一步优选地，所述改良粉末C由10份赤泥，2份DTC-螯合剂组成。优选地，所述改良溶剂由1-3份腐殖酸和1-3份有机溶剂或反应型胶体组成；进一步优选地，所述改良溶剂由2份腐殖酸和2份聚羧酸母液组成；或者，由2份腐殖酸和2份硅酸胶体组成。最优选地，本专利技术的土壤改良剂包括重量比为15：5：5：1的矿物粉末A、改良粉末B、改良粉末C、改良溶剂；其中，按重量份，矿物粉末A由30份硫化矿粉末，30份铁锰氧化物矿物粉末组成；改良粉末B由15份膨润土、5份过硫酸盐复配物组成；改良粉末C为20份赤泥粉末；改良溶剂由2份腐殖酸和2份聚羧酸母液；或者，包括重量比为10：3：3：1的矿物粉末A、改良粉末B、改良粉末C、改良溶剂；其中，按重量份，矿物粉末A由30份硫化矿粉末，10份铁锰氧化物矿物粉末组成；改良粉末B由10份膨润土、2份过硫酸盐复配物组成；改良粉末C为10份赤泥粉末、2份DTC螯合剂组成；改良溶剂由2份腐殖酸和2份硅酸胶体组成。使用上述改良剂对含重金属的土壤进行治理，能够有效降低重金属含量，治理效果显著。本专利技术的技术方案之二是：上述任意一种土壤改良剂在治理重金
属污染土壤中的应用。优选地，本专利技术所述的土壤改良剂能够有效降低土壤中镉、铬、砷、铅、汞、铜、锌、铍、钡重金属含量。优选地，本专利技术所述的土壤改良剂对水稻、小麦等大田作物和瓜果蔬菜、茶叶、玉米等各种旱地经济作物的土壤重金属污染有良好的治理效果。本专利技术的技术方案之三是：利用上述任一项所述的土壤改良剂改良土壤的方法，具体为：用水稀释矿物粉末A和改良溶剂的混合物，将稀释液施于土壤中；然后依次将改良粉末B、改良粉末C施于土壤中；或者，将四种组分混合后直接施于土壤中；优选地，水与所述矿物粉末A和改良溶剂的混合物的重量比为(90-110):1(优选100:1)。优选地，改良粉末B与稀释液的施用间隔为0-1h；改良粉末C与稀释剂的施用间隔为1-2h。优选地，所述土壤改良剂的用量为180-220kg/亩，优选为200kg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤改良剂，其特征在于：包括重量比为(10‑15)：(3‑5)：(3‑5)：1的矿物粉末A、改良粉末B、改良粉末C、改良溶剂；其中，所述矿物粉末A选自硫化矿物粉末、氧化物矿物粉末、粘土矿物粉末中的一种或多种；所述改良粉末B选自膨润土、过硫酸盐复配物、高岭土中的一种或多种；所述改良粉末C选自赤泥、DTC‑螯合剂、铁锰氧化物矿物粉末中的一种或多种；所述改良溶剂选自腐殖酸、有机溶剂、反应型胶体中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种土壤改良剂，其特征在于：包括重量比为(10-15)：(3-5)：(3-5)：1的矿物粉末A、改良粉末B、改良粉末C、改良溶剂；其中，所述矿物粉末A选自硫化矿物粉末、氧化物矿物粉末、粘土矿物粉末中的一种或多种；所述改良粉末B选自膨润土、过硫酸盐复配物、高岭土中的一种或多种；所述改良粉末C选自赤泥、DTC-螯合剂、铁锰氧化物矿物粉末中的一种或多种；所述改良溶剂选自腐殖酸、有机溶剂、反应型胶体中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的土壤改良剂，其特征在于：所述氧化物矿物粉末选自铁、锰、铝氧化物矿物粉末中的一种或多种；和/或，所述有机溶剂选自聚羧酸母液或十万烷基硫酸盐中的一种或两种；和/或，所述反应型胶体选自Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的土壤改良剂，其特征在于：按重量份计，所述矿物粉末A由25-30份硫化矿物粉末，10-30份铁锰氧化物矿物粉末组成；优选地，所述矿物粉末A由30份硫化矿粉末，10或30份铁锰氧化物矿物粉末组成。4.根据权利要求1-3任一项所述的土壤改良剂，其特征在于：按重量份计，所述改良粉末B由10-15份膨润土，2-5份过硫酸盐复配物组成；优选地，所述改良粉末B由10份膨润土，2份过硫酸盐复配物组成；或者，由15份膨润土，5份过硫酸盐复配物组成。5.根据权利要求1-4任一项所述的土壤改良剂，其特征在于：按重量份计，所述改良粉末C为赤泥粉末，或由8-12份赤泥与1-3份DTC-螯合剂组成；优选地，所述改良粉末C由10份赤泥，2份DTC-螯合剂组成。6.根据权利要求1-5任一项所述的土壤改良剂，其特征在于：按重量份...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小波，王泉，孙圣，黄娟娟，
申请(专利权)人：湖南中大建设工程检测技术有限公司，湖南测智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43