一种生物炭基组合物在重金属污染土壤改良中的应用制造技术

本发明专利技术属于土壤治理领域，尤其涉及一种生物炭基组合物在重金属污染土壤改良中的应用。本发明专利技术提供了一种生物炭基组合物，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭和碱性调节剂；所述生物炭由农林废弃物制得。本发明专利技术还提供了一种上述生物炭基组合物在土壤改良中的应用，本发明专利技术还提供了一种上述生物炭基组合物在降低土壤中重金属含量中的应用。经实验测定可得，本发明专利技术提供的技术方案，可有效降低土壤中重金属的含量，改善土壤的pH，进一步地，提高土壤所种植农作物的产量。解决了现有技术中，修复重金属污染主要存在着修复效果不稳定、持续时间不长的技术缺陷。同时，本发明专利技术提供的一种生物炭基组合物，还具有成本低廉、方便易得以及不会造成二次污染的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤治理领域，尤其涉及一种生物炭基组合物在重金属污染土壤改良中的应用。
技术介绍
随着我国城市化及工业化进程的加快，电镀、钢铁和印染等工业“三废”的排放日益增多，以及农业生产中含有重金属的农药、化肥的不合理施用等，使得重金属通过各种不同的途径进入土壤。据2015环境保护部和国土资源部联合颁布的《全国土壤状况调查公报》指出，农田土壤重金属超标达19.4％，且污染面积逐年增加，严重威胁人体健康和粮食安全。因此，如何有效地修复重金属污染土壤，维持土壤的可持续利用，已成为我国大部分地区亟需解决的突出环境问题。目前受重金属污染的土壤修复技术可分为原位修复和异位修复，由于具有经济且可以对深层污染土壤进行修复的优点，原位修复受到了人们的广泛关注。传统上采用生石灰、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉等碱性物质为源料，通过翻耕、搅拌等方式将土壤表层与修复材料混合均匀。然而，这些碱性物质一般原料难得、成本较高，或属于化工产品，易导致二次环境污染，难以大规模推广应用。此外，长期大量地使用这些碱性物质会引起土壤板结，还会引起土壤中Ca、Mg、K等元素的平衡失调，从而导致修复效果不够稳定、持续时间不长，并不能达到恢复土地生产力的效果。近年来，生物炭由于具有多孔性、高比表面积、较强表面吸附、高度化学惰性和芳香化结构，以及富含羟基、酚羟基和羧基等官能团等特性，其在土壤改良和环境保护方面成为国内外研究的热点。已有研究利用泥炭和碱渣、石灰等碱性调节剂复配制备炭基土壤调理剂，用于治理重金属污染的土壤。一方面利用生物炭突出的生物化学稳定性、较强的持水保肥性和对重金属极强的吸附特性，同时联合发挥碱渣等碱性调节剂所提供作物所需的Ca、Mg等营养元素，实现既对土壤重金属的钝化修复同时，又能改良土壤酸性，提高土壤养分、从而促进作物生长，提高作物产量和品质。然而，污泥一般含有重金属和有机污染物等有害物质，存在巨大的环境风险。因此，研发出一种稳定环保高效的用于重金属污染土壤的炭基土壤调理剂，用于解决现有技术中，修复重金属污染土壤主要存在着修复效果不稳定、持续时间不长等技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种生物炭基组合物在重金属污染土壤改良中的应用，用于解决现有技术中，修复重金属污染主要存在着修复效果不稳定、持续时间不长的技术缺陷。本专利技术提供了一种生物炭基组合物，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭和碱性调节剂；所述生物炭由农林废弃物制得。优选的，以质量份计，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭10份和碱性调节剂1～3份。优选的，所述农林废弃物选自：木屑、谷壳、中药渣、花生壳、玉米秸秆、小麦秸秆、椰丝和棕榈丝中的一种或多种。优选的，所述碱性调节剂为：制碱废渣和/或石灰。优选的，所述碱性调节剂的pH为10～12。优选的所述碱性调节剂还包括：含钙化合物、含镁化合物和含硅化合物。优选的，所述碱渣为：氨碱法生产纯碱后干燥的工业废渣粉状物，所述碱渣中的CaO含量大于等于39％，所述碱渣中的MgO含量大于等于10％，所述碱渣中的SiO2大于等于2％。优选的，所述石灰中的CaO含量大于等于40％，所述石灰中的MgO含量大于等于24％，所述石灰中的SiO2大于等于2％。本专利技术还提供了一种包括以上任意一项所述的生物炭基组合物在土壤改良中的应用。本专利技术还提供了一种包括以上任意一项所述的生物炭基组合物在降低土壤中重金属含量中的应用。本专利技术还提供了一种包括以上任意一项所述的生物炭基组合物在降低土壤中重金属含量中的应用。综上所述，与现有重金属污染土壤修复技术相比，本专利技术的生物炭基组合物及其应用具有如下优点:1、对土壤重金属污染修复效果显著。本专利技术依靠生物炭表面结构疏松多孔、比表面积大，吸附能力较强等特性，能够长效、稳定钝化农田土壤中的重金属，减少其生物有效性，同时利用碱渣等碱性调节剂可增加土壤中钙、镁元素含量，进而提高土壤肥力，调节pH值，改善土壤团粒结构，达到综合改良重金属污染农田的效果。2、原料来源广泛，生产工艺简单。本专利技术的生物炭和碱渣等原料选自工农业废弃物，来源广泛，工艺简单，成本低廉。3、安全环保，对环境友好。本专利技术采用的生物炭基组合物及其应用方法，还可以增加土壤碳汇，减少温室气体的排放。所用的原材料经过无害化处理，在应用过程中不会产生二次污染。综上所述，本专利技术提供了一种生物炭基组合物，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭和碱性调节剂；所述生物炭由农林废弃物制得。本专利技术还提供了一种上述生物炭基组合物在土壤改良中的应用，本专利技术还提供了一种上述生物炭基组合物在降低土壤中重金属含量中的应用。经实验测定可得，本专利技术提供的技术方案，可有效降低土壤中重金属的含量，改善土壤的pH，进一步地，提高土壤所种植农作物的产量。解决了现有技术中，修复重金属污染主要存在着修复效果不稳定、持续时间不长的技术缺陷。同时，本专利技术提供的一种生物炭基组合物，还具有成本低廉、方便易得以及不易造成二次污染的优点。具体实施方式本专利技术提供了一种生物炭基组合物在重金属污染土壤改良中的应用，用于解决现有技术中，修复重金属污染主要存在着修复效果不稳定、持续时间不长的技术缺陷。下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了更详细说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的一种生物炭基组合物在重金属污染土壤改良中的应用，进行具体地描述。实施例1称取木屑1000g后，烘干粉碎至粒径小于25mm，置入气氛箱式炉，抽真空后通入氮气作为保护气体，以6℃/min的速度升温至220℃，停留30min，然后以2℃/min升温至550℃后，保温3小时，研磨后过20目筛，用lmol/L盐酸浸泡3小时，洗涤烘干后制得木屑生物炭，即为第一中间产品1。称取制碱废渣100g，烘干粉碎，过60目筛，制得第二中间产品1。将250g第一中间产品1与50g第二中间产品1混合，烘干后过100目筛，制得产品1。实施例2称取谷壳1000g后，烘干粉碎至粒径小于10mm，置入真空管式炉，抽真空后通入氮气作为保护气体，以8℃/min升温至250℃，停留25min，然后以3℃/min升温至550℃后，保温2小时，研磨过100目筛，用3mol/L盐酸浸泡1小时，洗涤烘干后制得谷壳生物炭，即为第一中间产品2。称取石灰100g，烘干粉碎，过60目筛，制得第二中间产品2。将300g第一中间产品2与30g第二中间产品2混合，烘干后过80目筛，制得产品2。实施例3称取玉米秸秆1000g后，烘干粉碎至粒径小于10mm，置入气氛箱式炉，抽真空后通入氮气作为保护气体，以10℃/min升温至260℃，停留45min，然后以2℃/min升温至750℃后，保温1小时，研磨过100目筛，用2mol/L盐酸浸泡2小时，洗涤烘干后制得玉米秸秆生物炭，即为第一中间产品3。称取制碱废渣100g，烘干粉碎过60目筛，制得第二中间产品3。将200g第一中间产品3与60g第二中间产品3混合，烘干后过80目筛，制得产品3。实施例4称取小麦秸秆1000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物炭基组合物，其特征在于，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭和碱性调节剂；所述生物炭由农林废弃物制得。

【技术特征摘要】
1.一种生物炭基组合物，其特征在于，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭和碱性调节剂；所述生物炭由农林废弃物制得。2.根据权利要求1所述的生物炭基组合物，其特征在于，以质量份计，所述生物炭基组合物的原料为：生物炭10份和碱性调节剂1～3份。3.根据权利要求1所述的生物炭基组合物，其特征在于，所述农林废弃物选自：木屑、谷壳、中药渣、花生壳、玉米秸秆、小麦秸秆、椰丝和棕榈丝中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的生物炭基组合物，其特征在于，所述碱性调节剂为：制碱废渣和/或石灰。5.根据权利要求4所述的生物炭基组合物，其特征在于，所述碱性调节剂的pH为10～12。6.根据权利要求4所述的生物炭基组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉芬，李衍亮，魏岚，黄庆，黄连喜，刘忠珍，许桂芝，杨少海，
申请(专利权)人：广东省农业科学院农业资源与环境研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44