一种土壤钝化改良剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种土壤钝化改良剂及其制备方法。所述土壤钝化改良剂是采用微湿球磨法将膨润土、硅藻土、氧化镁、氧化铁和腐植酸粉碎后喷入所述物料2～5％的水分，充分研磨2～4小时得到。该土壤钝化改良剂通过膨润土、硅藻土等天然矿物组份及氧化镁减少土壤重金属活性、降低有效态重金属浓度；通过腐植酸组份改善土壤透气性能，利用腐植酸中的醌基、醇羟基、羧基、羰基等官能团，在络合重金属并降低其有效态的同时，补充植物必需的氮、硫、钾和磷及微量元素，同时利用富含的黄腐植酸螯合重金属，降低植物对重金属的吸收量，所述土壤钝化改良剂在重金属污染土壤修复中有着广泛的应用。

Soil passivation modifier and preparation method and application thereof

The invention discloses a soil passivation modifier and a preparation method thereof. The soil passivating modifier adopts the micro wet ball milling method to grind the bentonite, diatomite, Magnesium Oxide, ferric oxide and humic acid into the moisture of the material 2 to 5%, and is fully grinded for 2~4 hours. The soil improver by passivation of bentonite, diatomite and other natural mineral components and reduce the activity of heavy metals, Magnesium Oxide heavy metals concentration in soil reduced by humic acid fractions; improve soil permeability, using humic acid in quinonyl, hydroxyl, carboxyl, carbonyl groups, in complexation and decrease the effective state at the same time supplementary, essential plant nitrogen, sulfur, potassium and phosphorus and trace elements, and the use of fulvic acid chelating heavy metal rich, reduce the absorption of heavy metals in plants, the soil improvement agent with soil in passivation of heavy metals pollution remediation has been widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种土壤钝化改良剂及其制备方法与应用
本专利技术属于重金属污染土壤钝化改良
，更具体地，涉及一种土壤钝化改良剂及其制备方法与应用。
技术介绍
2014年4月17日《全国土壤污染状况调查公报》报道，全国耕地土壤点位超标率为19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、铅、镍、铜、砷、汞等重金属。这些重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，引起土壤环境质量严重恶化。针对农田重金属污染，目前主要有如下3种修复技术：①采用物理、化学或生物方法将重金属污染物从污染土壤中直接去除。该法成本过高；②隔离法，利用各防渗材料将污染土壤与未污染土壤或水体分开。该方法对工程技术要求较高；③原位钝化修复法，向被污染土壤中施用各类钝化剂，通过吸附、沉淀(共沉淀)及络合等作用将重金属固定在土壤中，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，从而降低重金属污染的环境风险。相比于前述两种修复方法，原位化学固定技术投入较低、操作简便，对大面积中、低浓度重金属污染土壤修复有明显优势。原位化学固定化修复技术关键在于选择合适的钝化剂。如何制备钝化效果好、无二次污染、抗逆性能强、经济适用的农田重金属钝化剂已经成为环境修复领域的一个重要研究方向。中国专利技术专利“一种污染土壤重金属固化剂及使用方法”(授权号ZL201410107493.9)将膨润土、硅藻土、海泡石和磷矿粉按一定比例混合得到组配固化剂，利用该固化剂与重金属污染土壤按1～3:100(重量比)进行充分混合并加入一定比例的水分进行老化即可达到固化镉、铅、铜等重金属的效果，该方法制备的固化剂使用量大且只能提高土壤中的磷含量。中国专利技术专利“一种重金属污染土壤的调理剂”(申请号201610558435.7)将牛粪、禽粪、猪粪和酵母粉经充分混匀发酵后，再与机械粉碎后的石灰石、腐殖酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢二钙、磷酸二氢钾、乙二胺四乙酸、高锰酸钾、氧化钙、氧化镁、氯化钾充分混合搅拌均匀得到重金属污染土壤调理剂，该专利方法所需原材料种类繁多、制备过程复杂。目前，市场只有钝化剂和改良剂，钝化剂虽然对于钝化重金属有良好的效果，但是容易引起土壤板结，已有的钝化剂大多存在易改变土壤pH值、引起土壤板结、重金属反溶及修复时间长等问题，修复过后不易再进行农作物的耕作。而改良剂可以明显提高土壤的氮、磷、钾含量，但钝化重金属的长期性效果欠佳。因此，如何利用天然材料制备经济实用且同时具有重金属钝化作用和土壤改良作用的重金属污染农田钝化改良剂还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种土壤钝化改良剂。本专利技术的土壤钝化改良剂一方面通过膨润土、硅藻土等天然矿物组份及氧化镁减少土壤重金属活性、降低有效态重金属浓度；另一方面通过腐植酸组份改善土壤透气性能，补充植物必需的氮、硫、钾和磷及微量元素，同时利用富含的黄腐植酸螯合重金属离子，降低植物对重金属的吸收量。本专利技术的另一目的是在于提供一种上述土壤钝化改良剂的制备方法。本专利技术的再一目的是在于提供上述土壤钝化改良剂的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案予以实现：一种土壤钝化改良剂，按重量百分比计，所述土壤钝化改良剂包括：50～70％膨润土，20～35％硅藻土，5～10％氧化镁，4～8％氧化铁和0.1～1％腐植酸。优选地，按重量百分比计，所述土壤钝化改良剂包括：54～65％膨润土，25～33％硅藻土，7～9％氧化镁，4.5～7％氧化铁和0.15～0.8％腐植酸。更为优选地，所述土壤钝化改良剂包括55％膨润土、32％硅藻土、7.8％氧化镁、5％氧化铁和0.2％腐植酸。上述土壤钝化改良剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将膨润土、硅藻土、氧化镁、氧化铁和腐植酸混合粉碎，得到混合粉；S2.步骤S1中的混合粉喷入水，加入到球磨粉碎机充分研磨2～4h，得到土壤钝化改良剂。优选地，步骤S1中所述膨润土、硅藻土、氧化镁、氧化铁和腐植酸的质量比为(50～70)：(20～35)：(5～10)：(4～8)：(0.1～1)。优选地，步骤S2中所述水为步骤S1中所述混合粉质量的2～5％。上述土壤钝化改良剂在重金属污染土壤治理中的应用。优选地，所述的重金属为Cd和/或Pb。本专利技术中膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的含水层状硅酸盐矿，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构，在外面两层硅氧Si-O四面体，中间铝氧Al-O八面体。将膨润土、硅藻土、氧化镁、氧化铁和腐植酸进行充分粉碎研磨时，蒙脱石中高价的硅离子和铝离子被镁离子、铁离子置换，使蒙脱石单晶胞带负电荷，从而形成一个大负电离子团，对重金属离子具有较强的吸附能力，在一定湿度条件下，利用天然矿物中的离子与重金属离子发生交换作用，将重金属引入矿物内部并坚固结合。腐植酸是一种天然的由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，含有羧基、酚羟基和醌基等活性功能团，蒙脱石具有巨大的比表面积和孔隙度，对腐殖酸具有较强的吸附功能，当该钝化改良剂施入土壤后，腐殖酸被缓慢释放并利用其含有的羧基、酚羟基和醌基等活性功能团与水溶态、生物有效性的重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原和络合螯合等反应，使重金属离子被络合、螯合或吸附固定，降低重金属生物有效性，减少植物体的吸收量。此外，腐殖酸能促进土壤团粒的形成，保证土壤具备良好的通透性，提高土壤保水、保肥、保温、透气和抗寒能力。本专利技术解决了现有改良剂和钝化剂存在的易改变土壤pH值、引起土壤板结、重金属反溶等技术难题和腐殖酸钝化功能容易失效难题。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术土壤钝化改良剂具有高比表面积的超微粒子结构和低结晶性的化学吸附功能，在一定湿度条件下，矿物中的离子与重金属离子发生交换作用，将重金属引入矿物内部并坚固结合，从而使其丧失毒性和迁移性，解决了现有单纯使用钝化剂时存在的易改变土壤pH值、引起土壤板结、重金属反溶等技术难题，对于土壤中的重金属有良好的钝化效果。2.本专利技术土壤钝化改良剂中含有腐植酸，其中包含羧基、酚羟基和醌基等活性功能团，可与重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原和络合螯合等反应，从而降低重金属生物有效性，降低植物对重金属的吸收量。同时由于腐植酸中含有多种官能团，施加于土壤中，有利于提高土壤中的氮、磷、钾含量，补充植物必需的氮、硫、钾和磷及微量元素，对于农作物的耕种有明显的帮助。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。在实施例1～5中：根据《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T23739-2009)测定土壤的DTPA有效态重金属含量；根据《酸性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测定联合浸提-比色法》(NY/T1849-2010)测定土壤有效磷和速效钾含量；根据《土壤有机质测定方法》(GB9834-1988)测定土壤有机质含量。实施例11.称取重量百分比为50％膨润土，35％硅藻土，10％氧化镁，4.9％氧化铁，0.1％腐植酸，喷入所述物料2％的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤钝化改良剂，其特征在于，按重量百分比计，所述土壤钝化改良剂包括：50～70％膨润土，20～35％硅藻土，5～10％氧化镁，4～8％氧化铁和0.1～1％腐植酸。

【技术特征摘要】
1.一种土壤钝化改良剂，其特征在于，按重量百分比计，所述土壤钝化改良剂包括：50～70％膨润土，20～35％硅藻土，5～10％氧化镁，4～8％氧化铁和0.1～1％腐植酸。2.根据权利要求1所述的土壤钝化改良剂，其特征在于，按重量百分比计，所述土壤钝化改良剂包括：54～65％膨润土，25～33％硅藻土，7～9％氧化镁，4.5～7％氧化铁和0.15～0.8％腐植酸。3.根据权利要求1所述的土壤钝化改良剂，其特征在于，所述土壤钝化改良剂包括55％膨润土、32％硅藻土、7.8％氧化镁、5％氧化铁和0.2％腐植酸。4.根据权利要求1～3任一项所述土壤钝化改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将膨润土、硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：林亲铁，姜洁如，郑友平，罗昊昱，黄润林，尹光彩，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44