一种农田镉污染土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种农田镉污染土壤修复剂及其制备方法和应用，包括粘土矿物粉末废弃净水器活性炭滤芯粉末、废弃净水器PP棉滤芯粉末、pH调节剂及有机肥等组分，其制备方法是将废弃净水器活性炭滤芯粉末与粘土矿物粉末分散在水中，调节pH至2～5，转入水热反应釜内，进行水热反应，水热反应产物置于保护气氛下煅烧；煅烧产物与废弃净水器PP棉滤芯粉末、pH调节剂及有机肥混合，即得。土壤修复剂稳定性好，可以高效吸附固定农田镉污染土壤中游离镉离子，降低农作物镉含量，不破坏原有生态环境和土壤结构，提高土壤肥力，增加农作物产量。

Soil repairing agent for farmland cadmium pollution and preparation method and application thereof

The invention discloses a CD polluted soil restoration agent and preparation method and application thereof, including clay mineral powder of waste water purification activated carbon filter powder, waste water purifier PP cotton filter powder, pH regulator and organic fertilizer and other components, the preparation method of waste water purifier and powder activated carbon filter the clay mineral powder dispersed in water, adjusting pH to 2 ~ 5, transferred to the hydrothermal reaction kettle, hydrothermal reaction, hydrothermal reaction products under protective atmosphere calcination; calcination products and waste water purifier PP cotton filter powder and pH regulator and organic fertilizer mixed, i.e.. Soil restoration agent has good stability, can be free of cadmium ion, adsorption and fixation of cadmium pollution in the farmland soil, reduce crop CD content, does not destroy the original ecological environment and soil structure, improve soil fertility, increase crop yield.

【技术实现步骤摘要】
一种农田镉污染土壤修复剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种土壤修复剂，特别涉及一种用于农田镉污染土壤的修复剂及其制备方法和应用，属于镉污染土壤修复技术。
技术介绍
土壤重金属污染是指由于人类的活动将重金属带入土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景值，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。随着人口快速增长，工业农业生产规模不断扩大，土壤重金属污染的形势越来越严峻，引发的问题越来越突出，已成为全球面临的一个严重的环境问题。重金属污染不仅导致土壤物理、化学和生物学性质发生改变，降低农作物的产量和质量，并且能够通过食物链到达人体，直接危害人体健康。我国的耕地重金属污染非常严重，受重金属污染的耕地有1000万公顷，占18亿亩的耕地的8％以上，每年直接减少粮食产量约100亿公斤。近年来，长期积累的重金属污染问题开始逐渐显露出来，并呈高发态势，部分区域镉污染尤为突出，仅2008年，我国就相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海及河南大沙河等5起重大镉污染事件。这些重大镉污染事件频发，不仅造成了严重的经济损失，还直接威胁到人类的生命安全。在当前严峻的土壤镉污染形势下，环保、材料、冶金等各方面专家学者对镉污染土壤修复均展开了研究。传统的重金属污染土壤治理技术有化学淋洗法、原位固化法及植物修复法等，这些方法各有各自优点和缺点。化学淋洗法使用化学药剂对土壤进行淋洗去除土壤中的重金属。该方法使用的淋洗剂会破坏土壤的理化性质和原有结构，淋洗后的土壤基本丧失种植功能。淋洗出来的废液需要处理，且容易造成二次污染，工程费用高。如中国专利CN201410800281.9公开了一种原位淋洗联合固化-稳定化修复铬重度污染土壤的方法，该方法是用于修复铬含量超过900mg/kg的铬重度污染的土壤，先以水作为淋洗剂对铬重度污染的土壤进行原位淋洗，再在原位淋洗后的土壤中添加稳定剂和固化剂，得到检测铬浓度低于160mg/kg的修复土壤。该方法对铬重度污染土壤修复效果好，铬残留量低，达到《土壤环境质量标准》二级标准，但是其会产生大量的淋洗废液。且经过淋洗后的土壤理化性质和原有结构被破坏，基本丧失种植功能。原位固化法是将固化剂加入土壤来降低土壤中重金属的活性。该方法使用只是通过吸附、螯合等作用暂时降低了重金属的活性，但重金属仍然留在土壤中。且固化法的有效性也是个很大的问题，在固化时间较长或周边环境发生改变时，重金属仍有可能重新释放出来。如中国专利CN201210383318.3公开了一种重金属污染土壤修复用固化剂、重金属污染土壤修复方法；固化剂包含硫铝酸盐水泥及活性二氧化硅的组合物和生石灰等组分，该固化剂能达到了固化重金属的目的，减少了重金属的浸出毒性，但是固化重金属的方法，目前没有可靠的数据证明该方法的长期有效性，并且固化物属于固体垃圾，占地面积大，需要进行填埋，耗费人力和财力，且填埋后的土壤无法进行种植植物。植物修复法通常指采用超富集植物种植在污染土地上，用植物吸收土壤中超标的重金属。该方法的问题在于修复周期很长，土地荒置造成的经济损失较大。且富集了重金属的植物需要进行收集处理，工程量较大，处理过程中容易产生二次污染。中国专利CN201610708833.2公开了一种利用草本植物间作修复重金属污染土壤的方法，它是将草本植物种植在重金属离子污染的土壤中，草本植物为空心菜、马芷苋、污泥蓼和苦菜四种以间作方式种植在重金属离子污染的土壤中，通过四种不同草本植物对重金属离子的超累积选择性吸收，土壤中的重金属离子转移到植物的地上部分，定期将植物地上部分移走，逐步降低污染土壤中重金属离子的含量，进而修复重金属污染的土壤，但是其富集重金属的植物需要及时处理，易造成二次污染，且工程量大，效率较低。对于重金属污染的农作物土壤，主要是镉污染，传统的修复重金属土壤污染的方法如淋洗法和固化法等一般都会破坏土壤的原有结构，无法进行种植，而草本植物修复效率低周期长，都很难适应重金属污染农作物土壤的修复。而最直接的方法是通过加入重金属吸附剂或者稳定剂，防止重金属进入植株内。如中国专利201310200934.5公开了将壳聚糖复配上香菇多糖，能够选择性地吸附掉土壤中的铬、镉等有害重金属，尤其是可交换态的有害重金属，而基本不影响土壤中的锌含量，保持土壤的锌肥力，尤其适用于种植茶树等植物的农田使用。但是其采用的吸附剂很容易降解，失效快。
技术实现思路
针对现有的镉污染的农作物土壤修复技术存在的缺陷，本专利技术的一个目的是在于提供一种稳定性好，可以高效吸附固定农田镉污染土壤中游离镉离子，降低农作物镉含量，不破坏原有生态环境和土壤结构，提高土壤肥力，增加农作物产量的土壤修复剂。本专利技术的另一个目的是在于提供一种操作简单、成本低的制备农田镉污染土壤修复剂的方法。本专利技术的第三个目的是在于提供所述土壤修复剂在修复农田镉污染土壤中的应用，稳定性好，该土壤修复剂不但可以有效修复农田镉污染土壤实现降低农作物镉含量，而且可以提高土壤肥力，增加农作物产量。本专利技术提供了一种农田镉污染土壤修复剂，其包括以下质量份组分原料：粘土矿物粉末100份；废弃净水器活性炭滤芯粉末5～25份；废弃净水器PP棉滤芯粉末1～12份；pH调节剂0.5～1.5份；有机肥1～10份。现有技术中的净水器几乎是家家必备的产品，而净水器滤芯等过滤材料使用寿命都相对较短，寿命终结后一般都是直接废弃，很少被重复使用。而本专利技术技术方案首次将废弃净水器中的活性炭滤芯及PP棉滤芯等进行再利用，巧妙地将其利用到农田镉污染土壤修复技术中来，将两者与粘土矿物、有机肥等组合使用，能很好地选择吸附固定土壤中的镉离子，同时不破坏土壤的原有结构，且对土壤具有增加肥效的作用。净水器的活性炭滤芯一般是以椰壳炭及煤质活性炭通过粘结而成，其不但具备特别发达的孔隙，比表面高达1000m2/g，而且还含有丰富的羟基、羧基等，集吸附、过滤、截获、催化作用于一体，在净水器中使用时能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质等。PP棉滤芯也叫做PP熔喷滤芯，熔喷过滤芯由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成，纤维在空间随机形成三维微孔结构，维孔孔径沿滤液流向呈梯度分布，集表面、深层、精精过滤于一体，可截留不同粒径的杂质，滤芯精度范围0.5～100μm，将其用在净水器中可以截留胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等。而粘土矿物具有较大的离子交换作用，其较大的比表面积。在本专利技术技术方案中将活性炭滤芯与PP棉滤芯与粘土矿物等一起组合使用，各组分之间产生协同增效作用，PP棉滤芯充分利用其大比表面积和纳米孔结构，使镉污染土壤中的游离的镉离子选择性进入土壤修复剂，活性炭利用其孔隙和极性基团对镉离子进行物理吸附和化学键螯合，而粘土矿物对镉离子进行交换，实现了镉离子的固定化、稳定化，且释放对植物生长有利的离子成分如含氮、磷、钾、钙、镁等离子；在对土壤的镉离子进行吸附、交换时，基本不破坏原有土壤结构和生态，同时可以缓慢释放有机肥料成分，能有效改善土壤肥力。优选的方案，所述粘土矿物粉末为海泡石粉末、膨润土粉末、白云石粉末、沸石粉末中至少一种；更优选为海泡石粉末。粘土矿物粉末作为活性炭的负载材料同时也作为重金属吸附和交换材料，海泡石具备高比表面，且收缩率低，可塑性好，比表面大，吸附性强，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田镉污染土壤修复剂，其特征在于：包括以下质量份组分原料：粘土矿物粉末100份；废弃净水器活性炭滤芯粉末5～25份；废弃净水器PP棉滤芯粉末1～12份；pH调节剂0.5～1.5份；有机肥1～10份。

【技术特征摘要】
1.一种农田镉污染土壤修复剂，其特征在于：包括以下质量份组分原料：粘土矿物粉末100份；废弃净水器活性炭滤芯粉末5～25份；废弃净水器PP棉滤芯粉末1～12份；pH调节剂0.5～1.5份；有机肥1～10份。2.根据权利要求1所述的农田镉污染土壤修复剂，其特征在于：所述粘土矿物粉末为海泡石粉末、膨润土粉末、白云石粉末、沸石粉末中至少一种；所述废弃净水器活性炭滤芯粉末由废弃净水器中的活性炭滤芯经过粉碎和过150目筛得到；所述活性炭滤芯包括前置颗粒活性炭滤芯、前置压缩活性炭滤芯、后置活性炭T33滤芯中至少一种；所述废弃净水器PP棉滤芯粉末由废弃净水器中的PP棉滤芯经过粉碎和过150目筛得到。3.根据权利要求1所述的农田镉污染土壤修复剂，其特征在于：所述的pH值调节剂为氧化钙和/或过磷酸钙。4.根据权利要求1所述的农田镉污染土壤修复剂，其特征在于：所述有机肥由豆科植物和秸秆混合物经粉碎后堆肥得到。5.根据权利要求1～4任一项所述的农田镉污染土壤修复剂，其特征在于：由以下质量份组分原料组成：海泡石粉末100份；废弃净水器活性炭滤芯粉末8～18份；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘登彪，刘晓月，李娟，史学峰，邵乐，苗雪雪，韩凤，
申请(专利权)人：航天凯天环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43