一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及一种用于农田土壤镉、铬、铜和镍重金属复合污染修复的钝化剂及其制备和使用方法。该钝化剂包括钝化剂A和钝化剂B；钝化剂A包括蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁；钝化剂B包括方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙；该钝化剂适用于镉、铬、铜、镍复合污染的农田土壤，其由上述具有特定含量的多种不同材质的多孔吸附物质及钝化物组成，相互之间优势互补，结合吸附及稳定化等原理，通过离子交换、络合、螯合及吸附方法有效地增强重金属的结合形态，将其转化为更加稳定的强有机结合态和残渣态，有效降低农田土壤中重金属有效态含量，钝化效果长效稳定，对于镉、铬、铜、镍复合污染的农田土壤具有极大的修复作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂及其制备和使用方法
本专利技术涉及重金属复合污染农田土壤治理领域，尤其涉及一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂及其制备方法和使用方法。
技术介绍
矿产资源的开发有助于当地经济发展，而不顾环境生态效益粗犷的开采势必造成长久的土壤、水、大气污染；20世纪40年代，粗犷的矿产资源开采工艺造成了较大的环境污染，废弃的矿区成为历史遗留的污染源，长期污染当地生态环境及人体健康。土壤作为人类生产、生活的根基，工矿冶炼厂的生产及废弃物堆放势必污染周边土壤，在受污染的土壤上进行农业生产活动势必形成食品安全问题；随着《全国土壤污染状况调查公报》及《土壤污染防治行动计划》的发布，土壤污染治理成为研究热点。目前，针对土壤重金属污染治理思路已由将重金属完全去除转变为实行基于风险控制的策略。我国污染土壤修复效果主要通过土壤中目标污染物的总量值与土壤环境质量标准进行比较来评定，但真正影响土壤风险性的是污染物的有效态含量；因此，通过钝化剂原位修复技术来降低土壤中有效态重金属含量具有重要意义，且我国农用土壤重金属污染具有面积大、以中轻度污染为主的特点，原位钝化修复技术因操作简单、见效快且适合大面积污染治理而被广泛关注。已有许多专利公开了土壤污染治理的方法：如中国专利技术专利申请CN102559198A公开了用低品位磷矿粉为主要原料，和草酸铵为原料混合制成钝化剂，用于钝化铜、铅、镉复合污染农田，虽然其工艺简便，成本较低，但这种磷酸盐类钝化剂可能会微弱的降低土壤pH值，导致某些离子态重金属含量增加；并且磷酸盐类钝化剂对污染土壤的钝化效果与重金属种类、土壤性质、含水量、修复时间有很大关系，如在红壤中施用磷酸盐类钝化剂，铜的有效态降低显著，但在黄泥土中无明显效果；可能与红壤含有较多的黏土矿物和铁铝氧化物所带的可变电荷有关，而黄泥土中丰富的有机质、阳离子交换量使土壤本身吸附铜较多，导致磷酸盐的加入对铜的吸附没有显著增加。中国专利技术专利申请CN105950154A公开了一种由生物炭、赤泥、磷酸铵按一定比例制成的钝化剂，用于镉、铅复合污染土壤的修复，这种钝化剂所需的生物炭需在350摄氏度高温缺氧条件下制备而成，工艺复杂，成本较高，广泛推广难度较大。中国专利技术专利申请(CN105542775A)公开了一种由改性生物碳和富含钙、镁、硅等元素的复配材料制备钝化剂，同样存在工艺复杂，成本较高的缺点。一些研究者已经探讨了新型材料用于修复重金属污染土壤，如以天然黏土为模板合成纳米材料后，利用黏土独特的结构性质，合成的纳米材料具有尺寸小、反应活性强的特点，由于新型材料具有特殊的表面结构和粒度，在较低施用量下就具有较好的修复效果，但是这种纳米材料的获得本身成本较高，用于大面积推广不现实。虽然钝化剂的研究颇多，但是，目前尚未见到有关矿山废弃地周边镉、铬(兼顾六价铬)、铜、镍4种重金属复合污染农田的修复研究。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂，该钝化剂可有效钝化修复镉、铬、铜和镍四种重金属复合污染的农田土壤，有效降低农田土壤中重金属有效态含量，钝化效果长效稳定。本专利技术的另一个目的是提供上述用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂的制备及使用方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的一个技术方案为：提供一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂，包括钝化剂A和钝化剂B；所述钝化剂A包括蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁；所述蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石与硫酸亚铁的质量比为0.4～2.1：0.8～2.3：0.2～1.6：0.5～2.5：0.6～2.2；所述钝化剂B包括方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙；所述方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙的质量比为0.2～1.1：0.4～1.6：0.5～1.5：0.3～1.1：0.4～2.6；所述重金属包括镉、铬、铜和镍。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂，包括钝化剂A和钝化剂B；所述钝化剂A包括蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁；所述蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石与硫酸亚铁的质量比为0.4：1.0：0.2：0.5：0.6；所述钝化剂B包括方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙；所述方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙的质量比为0.2：0.8：0.5：0.3：2.5。为了达到上述目的，本专利技术提供的另一个技术方案为：提供一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂的制备方法，包括：将蒙脱石、硅藻土、海泡石和伊利石研磨破碎至过100目筛，按照配方比例将所述研磨后的蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁混合，制得钝化剂A；将方镁石和方解石研磨破碎至过100目筛，按照配方比例将研磨后的方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙混合，制得钝化剂B。为了达到上述目的，本专利技术提供的另一个技术方案为：用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂的使用方法，包括：在重金属复合污染的农田土壤中，首先将钝化剂A按照100～1400kg/每亩重金属复合污染农田土壤的添加量均匀洒在农田上，钝化1～3天，并用旋风耙或其它类似农业翻耕用农机进行翻耕，再进行适当灌溉，使农田保持一定水分；再将钝化剂B按照100～1400kg/每亩重金属复合污染农田土壤的添加量均匀洒在农田上，钝化7～28天，并用旋风耙或其它类似农业翻耕用农机进行翻耕，再进行适当灌溉，使农田保持一定水分，即可进行农业生产活动。其中，钝化剂A先投加，危害较大的六价铬在二价铁的还原作用下转化为危害较小的三价铬；再投加钝化剂B，在微碱性环境下，有助于三价铁生成复杂的具有吸附共沉淀作用的胶体，钝化三价铬及其他重金属，且钝化剂中的粘土矿物、钙镁磷肥均具有降低镉、铬、铜、镍有效态含量的作用，微碱性环境有助于上述重金属离子向铁锰结合态、氢氧化物沉淀的形态转化，能够有效降低重金属有效态含量。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：在重金属复合污染的农田土壤中，首先投加钝化剂A，钝化2天，再投加钝化剂B，钝化20天，完成对重金属复合污染的农田土壤的修复；其中，钝化剂A的投加量为500kg/每亩重金属复合污染农田土壤，钝化剂B的投加量为700kg/每亩重金属复合污染农田土壤。在本专利技术的钝化剂配方中，蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物，具有阳离子交换性能和吸附性能，对重金属的吸附有良好的作用，同时其吸水性很强，有助于重金属污染修复后农田土壤保水性的提高。伊利石是一种类似云母的有层状结构的粘土矿物，也被称为水白云母。对重金属的吸附良好的作用。海泡石具有巨大的比表面积和特殊的层状结构，对Cd污染土壤具有良好的钝化修复效果。硅藻土有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质，在土壤中能起到保湿、疏松土质、延长药效肥效时间，助长农作物生长效果，配合本专利技术的其他配方，能够起到重金属长效吸附、肥力缓释的效果。草木灰肥料因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以是凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有，可提高修复后农田土壤肥力。工业硫酸亚铁的主要成分为FeSO4，具有还原性，能够还原六价铬，降低六价铬的危害，具有与多种重金属产生共沉淀的能力，具有植物叶绿素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂，其特征是，包括钝化剂A和钝化剂B；所述钝化剂A包括蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁；所述蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石与硫酸亚铁的质量比为0.4～2.1：0.8～2.3：0.2～1.6：0.5～2.5：0.6～2.2；所述钝化剂B包括方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙；所述方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙的质量比为0.2～1.1：0.4～1.6：0.5～1.5：0.3～1.1：0.4～2.6；所述重金属包括镉、铬、铜和镍。

【技术特征摘要】
1.一种用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂，其特征是，包括钝化剂A和钝化剂B；所述钝化剂A包括蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁；所述蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石与硫酸亚铁的质量比为0.4～2.1：0.8～2.3：0.2～1.6：0.5～2.5：0.6～2.2；所述钝化剂B包括方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙；所述方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙的质量比为0.2～1.1：0.4～1.6：0.5～1.5：0.3～1.1：0.4～2.6；所述重金属包括镉、铬、铜和镍。2.根据权利要求1所述的用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂，其特征是，包括钝化剂A和钝化剂B；所述钝化剂A包括蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石和硫酸亚铁；所述蒙脱石、硅藻土、海泡石、伊利石与硫酸亚铁的质量比为0.4：1.0：0.2：0.5：0.6；所述钝化剂B包括方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙；所述方镁石、方解石、钙镁磷肥、草木灰和氢氧化钙的质量比为0.2：0.8：0.5：0.3：2.5。3.权利要求1或2所述的用于农田土壤重金属复合污染修复的钝化剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文清，王清森，陈勇，张军，胡华翔，
申请(专利权)人：四川宜可环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51