用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，向造纸黑液中添加粘土材料，搅匀后加热，加热后混合物固液分离；S2，向所述S1分离得到的液体中添加CaCl2，搅匀后得到液体混合物，将液体混合物移至蒸发装置，高温蒸发占总体积70%‑80%的水分；S3，将S1中分离得到的固体与S2中液体混合物混合，低温蒸干水分；S4，将S3中低温蒸干后得到的混合物粉碎过筛即得产品。本发明专利技术进一步提供上述方法制得的酸性土壤调理剂及其应用。本发明专利技术制备的酸性土壤调理剂原料来源广泛，能提高土壤pH值，吸附钝化土壤重金属效果好、还能改善土壤结构，补充植物所需的多种营养元素，促进植物生长，是一种环境友好型土壤调理剂。

Preparation of acid soil conditioner with paper black liquor and its application

The present invention provides a method for preparing acidic soil conditioner with black liquor system, characterized by comprising the following steps: S1, adding clay materials to the black liquor, stir heating, heating the mixture after solid-liquid separation; S2, to the S1 isolated liquid add CaCl2, stir the liquid a mixture of the liquid mixture to the evaporation device, high temperature evaporation accounted for a total volume of 70% 80% water; S3, the liquid mixture of solid and S2 isolated in S1, low temperature dry water; S4, the mixture of pulverized and sieved to obtain the product by S3 after the low temperature dry steam. The invention further provides an acid soil conditioner obtained by the above method and its application. The preparation method of the acid soil conditioner wide sources of raw materials, can improve soil pH value, soil heavy metal adsorption and good passivation effect, can improve the soil structure, a variety of nutrients needed to supplement the plant, promote plant growth, is a kind of environmental friendly soil conditioner.

【技术实现步骤摘要】
用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法及其应用
本专利技术涉及农业环境保育与修复
，具体涉及一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法及其应用。
技术介绍
土壤酸化是土壤退化的一种表现形式，土壤酸化不但是土壤肥力下降的一个重要原因，也是制约农业生产可持续发展的重要因素。据统计，从上世纪80年代至今，我国土壤酸化情况越来越严重，酸化的土地面积已经扩大到我国耕地面积的40％以上，而且经常有成片发生的情况，特别是在我国南方，由于土壤本身偏酸性，雨水多，土壤酸化现象更严重。土壤酸化能够引起铝、锰、铬、镉等重金属的活化，从而影响植物的生长，如出现铝中毒、锰中毒等现象，而且活化的重金属被作物吸收积累后，通过食物链危害人体和动物体的健康。造纸黑液是造纸行业的碱法制浆工艺蒸煮后产生的废水，颜色呈现黑褐色。黑液是超高浓度废液，是制浆过程中污染物浓度最高的废液，每生产1t纸浆约排出黑液10t。当前常见的造纸黑液的资源化利用主要是碱、木质素的回收利用，或者是作为型煤的粘合剂等，处理工艺较为复杂，设备要求高，处理成本较高。造纸黑液具有较强的碱性，且含有多种植物生长需要的常量和微量元素及有机质。将其施用于酸性土壤，不仅能中和土壤的酸度，还能补充酸性土壤所缺乏的Ca等有益于植物生长的元素。在云南省酸性土壤上的研究结果表明，施用造纸制浆污泥可使中强酸性土壤的酸度降低，抑制土壤中铝的活性，对削减土壤铝毒害和提高土壤磷的有效性也有积极作用。目前，酸性土壤重金属污染治理有物理、化学、生物等多种方法，但常用的是施用土壤调理剂吸附钝化重金属，因其相较于其他方法具有成本低见效快的特点。施用土壤调理剂是一种既经济又方便的方法，它可以改善土壤理化性状、增强土壤保土保水能力、增强土壤中微量元素有效性；同时还能提高土壤中微生物和酶活性、抑制病源微生物、增强植物抗性等。但是在各种土壤改良剂中，人工合成的高分子化合物的高成本以及其存在的潜在环境污染风险而限制了它的广泛应用；单一土壤改良剂存在改良效果不全面或有不同程度的负面影响等不足之处，例如专利CN201110154187.7公开了一种改良酸化或酸性土壤的有机环保型土壤调理剂，该专利技术生产的土壤调理剂可提高土壤pH值，增加土壤中钙、镁、磷、钾等营养元素，增加土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力，改善土壤理化性质，提高作物抗逆(病、虫、旱等)能力，降低重金属毒害，但产品工艺复杂，成本较高，原料来源不丰富；专利CN200710029172.1提供了一种南方旱地酸性土壤调理剂的制备方法，采用煅烧贝壳产物、硅酸钙镁和磷酸铵镁为原料制备土壤调理剂，该土壤调理剂采用无机物质，只能补充土壤中缺失的钙、镁、硅等元素，不能解决土壤酸化导致的土壤结构变差、微生物数量种类降低等问题。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，该方法利用造纸黑液碱性较强的性质，并通过加热形成碱热条件，对粘土材料进行改性，改性后的粘土材料以及造纸黑液中的木质素等大分子有机物质的离子交换能力增大，有利于吸附土壤重金属，降低重金属的生物有效性；本专利技术所述的方法设备要求低、生产简便、成本低、无污染物排放，可大量处理造纸黑液，解决了处理造纸黑液现有技术中处理工艺复杂，设备要求及成本较高的技术问题，有利于环境建设。本专利技术进一步提供了一种用造纸黑液制备得到的酸性土壤调理剂，该酸性土壤调理剂原料来源广泛，能提高土壤pH值，吸附钝化土壤重金属效果好、还能改善土壤结构，补充植物所需的多种营养元素，促进植物生长，是一种环境友好型土壤调理剂。为实现上述目的，本专利技术首先提供了一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，具体方案包括如下步骤：S1：向造纸黑液中添加粘土材料，搅拌均匀后加热，加热后混合物固液分离；造纸黑液碱性较强，且含有钾、钙、硅等成分，可以提高碱置换容量，从而使土壤pH值升高，另外通过加热形成碱热条件，对粘土材料进行改性，改性后的粘土材料具有更大的比表面积及表面活性基团，吸附土壤重金属效果好。加热后的混合物固液分离，固体部分中的粘土材料不可再高温加热。S2：向所述S1分离得到的液体中添加CaCl2，搅匀后得到液体混合物，然后将液体混合物移至蒸发装置，高温蒸发占总体积70％-80％的水分；向S1分离得到的液体中添加CaCl2使黑液中的木质素沉淀(木质素有利于土壤修复，吸附钝化重金属)，另可沉淀黑液中的氢氧根，降低pH，另钙可补充酸化土壤中的阳离子，修复土壤酸化；液体部分有效物质含量较少，但不可排放，污染环境，直接高温蒸发，但不能全部蒸发，需保留一部分水分，有利于下一步各原料混合。S3：将所述S1中分离得到的固体与所述S2中高温蒸发后得到的液体混合物混合，低温蒸干水分；将各部分材料混合，以半固体或溶液的型式混匀，碱热时间不宜过长，降低粘土材料吸附重金属效果，所以此处以低温蒸干水分。S4：将所述S3中低温蒸干后得到的混合物粉碎过筛即得酸性土壤调理剂产品。蒸发后混合物是以一个整体的块状存在，故需粉碎。作为优选，上述方案中，所述造纸黑液为碱法制浆工艺产生的废水。作为优选，上述方案中，所述粘土材料为海泡石、凹凸棒土、麦饭石、蒙脱石中的一种或几种。作为优选，上述方案中，所述粘土材料的添加量为所述造纸黑液重量的10％～30％。作为优选，上述方案中，所述S1中加热温度为80℃～121℃，加热时间为20～60min。此处碱热时间不宜过长，过长时间的碱热会使粘土材料多孔结构直径过度放大，降低其吸附重金属效果。作为优选，上述方案中，所述CaCl2的添加量为所述造纸黑液中NaOH含量的0.5～1.5倍。作为优选，上述方案中，所述S2中高温蒸发温度为80℃～121℃；所述S3中所述低温蒸发温度为50℃～70℃。作为优选，上述方案中，所述S4中得到的酸性土壤调理剂产品水分含量≤10％，细度为20目，其中Cd、Pb、As、Hg、Cr的总含量分别不超过3mg/kg、50mg/kg、15mg/kg、2mg/kg、50mg/kg。作为一个总的专利技术构思，本专利技术进一步保护用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法制备得到的酸性土壤调理剂。作为一个总的专利技术构思，本专利技术进一步保护用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法制备得到的酸性土壤调理剂在调节酸性土壤上的应用。作为优选，将所述用造纸黑液制备的酸性土壤调理剂应用与调节镉污染的酸性土壤。本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提供了一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的制备方法，该方法以造纸黑液原料，造纸黑液碱性较强，且含有钾、钙、硅等成分，可以提高碱置换容量，从而使土壤pH值升高；另外，利用造纸黑液碱性较强的性质，通过加热形成碱热条件，对粘土材料进行改性，改性后的粘土材料具有更大的比表面积及表面活性基团，离子交换能力增大，有利于吸附土壤重金属，降低重金属的生物有效性，本专利技术还通过实验证明用造纸黑液改性粘土材料的效果优于用氢氧化钠溶液改性粘土材料的吸附效果；本专利技术还通过添加CaCl2使造纸黑液中的木质素沉淀(木质素有利于土壤修复，吸附钝化重金属)，另可沉淀黑液中的氢氧根，降低pH，另钙可补充酸化土壤中的阳离子，修复土壤酸化；本专利技术还进一步对碱热时间加以控制，过长时间的碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：向造纸黑液中添加粘土材料，搅拌均匀后加热，加热后混合物固液分离；S2：向所述S1分离得到的液体中添加CaCl2，搅匀后得到液体混合物，然后将液体混合物移至蒸发装置，高温蒸发占总体积70%‑80%的水分；S3：将所述S1中分离得到的固体与所述S2中高温蒸发后得到的液体混合物混合，低温蒸干水分；S4：将所述S3中低温蒸干后得到的混合物粉碎过筛即得酸性土壤调理剂产品。

【技术特征摘要】
1.一种用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：向造纸黑液中添加粘土材料，搅拌均匀后加热，加热后混合物固液分离；S2：向所述S1分离得到的液体中添加CaCl2，搅匀后得到液体混合物，然后将液体混合物移至蒸发装置，高温蒸发占总体积70%-80%的水分；S3：将所述S1中分离得到的固体与所述S2中高温蒸发后得到的液体混合物混合，低温蒸干水分；S4：将所述S3中低温蒸干后得到的混合物粉碎过筛即得酸性土壤调理剂产品。2.根据权利要求1所述的用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：所述造纸黑液为碱法制浆工艺产生的废水。3.根据权利要求1所述的用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：所述粘土材料为海泡石、凹凸棒土、麦饭石、蒙脱石中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的用造纸黑液制备酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：所述粘土材料的添加量为所述造纸黑液重量的10%~30%。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：文亚雄，曹典军，谭石勇，谭武贵，邱尧，刘备，杨梅玉，杨丽丽，
申请(专利权)人：湖南泰谷生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43