一种用于治理重金属污染的土壤修复剂制造技术

本发明专利技术提供一种修复周期短，效果好，时效长，专门用于治理重金属污染的环境友好型土壤修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量份数计包括：丝瓜络粉末88‑103份，焦磷酸钠21‑27份，组氨酸23‑29份，脯氨酸4‑9份，有机酸11‑15份，酶解产物A 31‑45份，酶解产物B 22‑37份，维生素C 20‑27份。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种用于治理重金属污染的土壤修复剂。
技术介绍
土污染大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属，盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3，4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度。重金属污染土壤中的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。然而污染土壤中的重金属很难降解，因此重金属污染土壤的修复仍是一大难题。有机修复剂主要是指含碳、氢的一类化合物，在土壤重金属污染的修复中起络合、截流、固定重金属污染物的作用，而部分有机修复剂对生物还有一定的解毒作用。随着科技的进步和新技术的不断涌现，应用于土壤污染修复的新型制剂不断增多，在土壤环境保护中发挥了重要作用。但是，只通过单纯的有机修复剂对土壤修复存在不少弊端，例如破坏土壤结构造成作物的生物量降低，导致土壤元素流失；处理困难，易造成二次污染；具有生物毒性，抑制作物生长等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种安全环保，能够有效吸附土壤中的重金属，并且维持效果时间长的土壤修复剂。本专利技术的技术方案为：一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，所述土壤修复剂的主要成分按重量份数计包括：丝瓜络粉末88-103份，焦磷酸钠21-27份，组氨酸23-29份，脯氨酸4-9份，有机酸11-15份，酶解产物A31-45份，酶解产物B22-37份，维生素C20-27份。进一步的，所述土壤修复剂的主要成分按重量份数计包括：丝瓜络粉末93份，焦磷酸钠23份，组氨酸27份，脯氨酸6份，有机酸13份，酶解产物A36份，酶解产物B29份，维生素C24份。特别的，所述有机酸为草酸、苹果酸、柠檬酸中的任一种或多种的组合。在本专利技术中，焦磷酸钠和有机酸对于土壤中的重金属具有一定的活化作用，更有利于修复剂中的其他组分与重金属离子或其化合物的形成稳定复合物。组氨酸与脯氨酸的组合能够对重金属离子起到很好的促进螯合作用，促进酶解产物A、酶解产物B与重金属离子及其化合物形成稳定的复合物，被丝瓜络纤维吸附。进一步的，所述丝瓜络粉末的制备方法为：S1.将丝瓜络按1:3的料水比于0.6mol·L-1、pH4.0的柠檬酸缓冲液中浸泡2-8h；S2.将浸泡过的丝瓜络经80℃干燥后备用；S3.将丝瓜络采用粉碎机进行粉碎，过20目筛，既得到丝瓜络粉末。进一步的，所述酶解产物A为鱼鳞酶解产物，其制备方法为：S1.将鱼鳞清洗，75℃烘干备用；S2.向鱼鳞中加入去离子水，设置固液比为1:3，搅拌均匀，控制混悬液温度为55℃，pH值10.0，按鱼鳞蛋白质量控制酶用量为4000U·g-1加入碱性蛋白酶酶解1.5h，酶解过程保持缓慢搅拌，酶解结束后100℃灭酶10min，冷却至室温；S3.将步骤S2中所得的酶解液，按照酶解前鱼鳞蛋白质量控制酶用量为2500U·g-1加入胰凝乳蛋白酶，控制混悬液温度为48℃，酶解2.5h，酶解结束后100℃灭酶10min，冷却至室温后得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物A。鱼产品加工中的副产物占原料鱼总质量的30%-50%，其中鱼鳞是鱼产品加工中的主要副产物，约占原料鱼总量的5%。鱼产品成为人类日常饮食中动物蛋白的重要来源，约占人类每日摄入动物蛋白总质量的20%。以鱼鳞占鱼体总质量的5%计算，每年鱼鳞总产量应在600×10^4t左右。鱼鳞中有机物含量占41%-55%，有机物中含量最多的为蛋白质（主要为胶原蛋白和鱼鳞硬蛋白）。本专利技术采用丝瓜络以及鱼鳞作为原料，变废为宝，对资源实现了充分的利用，为环境友好型社会做出了贡献。进一步的，所述酶解产物B为小鳞苔草酶解产物，其制备方法为：S1.将小鳞苔草于80℃烘干至质量恒定，粉碎过20目筛，备用；S2.小鳞苔草粉末预处理，用浓度0.5%的硫酸在80℃，按小鳞苔草粉末：硫酸=1:20的固液比搅拌30min，5000rpm离心5-10min，取沉淀物；S3.酶解，酶解条件为:将上述沉淀物按1:3的固液比加水，加入纤维素酶，酶用量为500U·g-1，pH值4.0，酶解温度45℃,反应时间28h，反应结束后于沸水浴中灭酶10min，得到酶解液；S4.将上述酶解液通过喷雾干燥获得酶解产物B。经研究发现，小鳞苔草作为一种超富集植物，能够对于重金属元素有吸附作用。对小鳞苔草酶解获得其活性成分，将更有效的对重金属离子进行螯合/络合作用并吸收，可进一步提高重金属吸收的效率。另外，在本专利技术中，维生素C可作为酶解产物B的小分子物质与重金属螯合的催化助剂。本专利技术中所采用的小鳞苔草为小鳞苔草整株。在本专利技术中，丝瓜络的主要化学组成为纤维素、半纤维素和木质素，丝瓜络整体是由多层丝状纤维自组装而成的立体交织网状物，丝瓜络纤维天生具有很发达的多级孔隙结构，其BET（Brunauer-Emmertt-Tellerequation）比表面积平均值可达123m2/g，因此可以作为有机染料分子或离子型污染物的天然吸附剂。通过此特殊的纤维结构，能够将经过修复剂螯合的金属复合物有效吸附、固定在丝瓜络纤维上，使土壤中的重金属浓度急剧降低，并保护土壤中的微生物；同时，鱼鳞和小鳞苔草的酶解产物通过交联复配作用，其中的大分子物质可与土壤中微生物的发酵产物结合于金属复合物表面形成高分子聚合物，此高分子聚合物能够对丝瓜络纤维中的金属复合物有进一步的包裹固定污染物。本专利技术的有益效果在于：(1)不同于传统有机修复剂，使土壤中的金属元素流失或将绝大部分微生物杀死，本专利技术制备的土壤修复剂，将土壤中的金属元素稳固在丝瓜络纤维上，使土壤中的重金属浓度急剧降低，并保护土壤中的微生物；(2)修复剂中含有有机酸及鱼鳞酶解产物，不但提高了丝瓜络纤维对土壤中重金属离子的吸附、螯合/络合能力，同时由于鱼鳞酶解产物中含有多种营养及活性物质，增加了土壤的肥力。(3)不同于传统植物修复，无需闲置土地；(4)原材料来源广，生产成本低，可实现低值资源的合理利用；（5）本专利技术的土壤修复剂修复周期短，效果好，持效性强，有利于相关技术的推广和应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1一种用于治理重金属污染的土壤修本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，其特征在于：所述土壤修复剂的主要成分按重量份数计包括：丝瓜络粉末88‑103份，焦磷酸钠21‑27份，组氨酸23‑29份，脯氨酸4‑9份，有机酸11‑15份，酶解产物A 31‑45份，酶解产物B 22‑37份，维生素C 20‑27份。

【技术特征摘要】
1.一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，其特征在于：所述土壤修复剂的主要成分按重量份数计包括：丝瓜络粉末88-103份，焦磷酸钠21-27份，组氨酸23-29份，脯氨酸4-9份，有机酸11-15份，酶解产物A31-45份，酶解产物B22-37份，维生素C20-27份。2.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述土壤修复剂的主要成分按重量份数计包括：丝瓜络粉末93份，焦磷酸钠23份，组氨酸27份，脯氨酸6份，有机酸13份，酶解产物A36份，酶解产物B29份，维生素C24份。3.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述丝瓜络粉末的制备方法为：S1.将丝瓜络按1:3的料水比于0.6mol·L-1、pH4.0的柠檬酸缓冲液中浸泡2-8h；S2.将浸泡过的丝瓜络经80℃干燥后备用；S3.将丝瓜络采用粉碎机进行粉碎，过20目筛，既得到丝瓜络粉末。4.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述酶解产物A为鱼鳞酶解产物，其制备方法为：S1.将鱼鳞清洗，75℃烘干备用；S2.向鱼鳞中加入去离子水，设置固液比为1:3，搅拌均匀，控制混悬液温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建辉，
申请(专利权)人：黄建辉，
类型：发明
国别省市：广东;44