一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法，属于土壤改良技术领域。本发明专利技术具有比表面积大，结构稳定，阳离子交换能力强等特点，施入土壤后通过提高土壤pH，增强土壤中的有机物质、铁/铝氧化物、粘土矿物的螯合能力，使土壤的吸附能力增强，重金属的解吸能力降低，至终降低土壤中可溶性金属的含量，促进土壤中的重金属离子转化成氢氧化物或碳酸盐沉淀如生成溶解度很小的沉淀，进而降低重金属的生物可利用性，且以木醋液浸润草木灰，溶解活化营养成分，同时通过木醋液与改性凹凸棒土中碱性氧化物反应，将营养成分有效包裹吸附进入活化生物质炭中缓慢释放，可有效提高土壤的肥力，恢复农作物原生态的功能，提高植树成活率和农产品产量。

A heavy metal contaminated soil passivating agent and its preparation method

The invention relates to a heavy metal contaminated soil passivating agent and a preparation method thereof, belonging to the technical field of soil improvement. The invention has the characteristics of large specific surface area, stable structure and strong cation exchange ability. After applying to soil, the soil can enhance soil pH, enhance the chelating ability of organic matter, iron / aluminum oxide and clay minerals in soil, enhance the adsorption capacity of soil, reduce the desorption capacity of heavy metals, and reduce the solubility of soil in the end. The content of sexual metals promotes the conversion of heavy metal ions into hydroxides or carbonate precipitates, such as precipitation of very small solubility, thus reducing the bioavailability of heavy metals, and using wood vinegar to sowete wood ash to dissolve activated nutrients and reverse the alkaline oxide in the wood vinegar and modified attapulgite soil. It is suggested that the effective encapsulation of nutrients into activated biomass charcoal can be released slowly, which can effectively improve the soil fertility, restore the function of the original ecology of the crops, and improve the survival rate of planting trees and the yield of agricultural products.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法，属于土壤改良

技术介绍
土壤是陆地生物孕育和繁衍的基地，是人类从事农业生产劳动的物质基础。无污染、无损害的土壤对人类的生存与发展是至关重要的，其不仅关系到粮食生产的数量安全和质量安全，而且关系到整个生态环境的健康状况。土壤的自净、解毒能力有限，并不能完全抵抗外来因素的干扰，如果土壤中的外来污染物总量超过了土壤的缓冲限度，土壤的自净能力就会丧失，造成的污染后果将非常严重不可逆转。可以说，土壤是极其脆弱、易被人类活动影响并造成损害和破坏的环境要素。根据2014年中国国家环保局开展的全国土壤污染状况调查公报显示，全国耕地环境质量日益恶化，污染现象突出。从污染物种类超标情况看，其中多种重金属污染物的超标情况处于严峻的状态下，重金属镉、铜污染物点位超标率分别为7.0%和2.1%，超标情况严重，对动植物毒害性强。土壤重金属污染问题相当严峻，修复和治理重金属污染土壤是人类面临的一项艰巨任务。目前有许多修复和治理重金属污染土壤的方法，如物理修复技术、化学修复技术、植物修复技术、微生物修复技术等等。近年来，化学钝化剂修复方法成为国内外环境工作者普遍采用的土壤修复方法之一，该方法具有成本低廉、操作简单、改良剂来源广泛、对土壤本身结构扰动小、修复效果快且显著、适宜于治理大面积污染土壤等优点。化学钝化剂修复法对重金属污染土壤修复的方式是向重金属污染土壤中加入降低重金属活性的物质（磷矿石、粉煤灰、铁粉、沸石、膨润土、坡缕石、海泡石、有机堆肥、作物秸秆、草炭灰、生物炭及新型材料等），提高土壤pH值、阳离子交换量（CEC）等理化性质，通过发生一系列的化学反应（沉淀、吸附、络合、离子交换、氧化还原），将土壤中重金属由可利用态向不可利用态转化，降低其在土壤中的活性和迁移性，从而减少土壤重金属的生物毒害性和降低其在农作物产品中的迁移和积累量。化学改良技术的优点在于低的处理成本，并且不需要一个专门的处理场地来处理污染土壤，不需要搭建复杂的工程装备，可以直接有效的进行原位修复工作因此，是经济有效的污染土壤修复途径之一，但是化学钝化剂与土壤重金属的作用点位和机理不明确，效果不稳定，且会对土壤肥力造成影响，因此，还需进一步研究开发。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对化学钝化剂与土壤重金属的作用点位和机理不明确，效果不稳定，且会对土壤肥力造成影响的问题，提供了一种重金属污染土壤钝化剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，按照重量份数计它包括如下组分：50～100份改性凹凸棒土，40～80份活化生物质炭，30～50份羟基磷灰石，30～50份草木灰，10～20份木醋液。所述改性凹凸棒土为凹凸棒土装入马弗炉中，加热至700～800℃煅烧1～2h制得。所述活化生物质炭为芦苇碳化制备的生物质炭，与磷酸氢二钾、磷酸氢二胺混合活化制得。所述碳化过程为在氩气氛围下，加热至400～500℃热解1～2h。所述生物质炭、磷酸氢二钾、磷酸氢二胺的重量份为50～100份生物质炭，2～3份磷酸氢二钾，1～2份磷酸氢二胺。所述活化过程为在氮气氛围下加热至300～400℃活化1～2h。所述的一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，具体步骤为：（1）取芦苇水洗晾干后粉碎过筛，并转入马弗炉中，在氩气氛围下热解碳化，得生物质炭；（2）取生物质炭、磷酸氢二钾、磷酸氢二胺混合均匀后装入马弗炉中，在氮气氛围下加热活化1～2h，得活化生物质炭；（3）取凹凸棒土干燥粉碎后装入马弗炉中加热煅烧1～2h，得改性凹凸棒土；（4）取改性凹凸棒土、活化生物质炭、羟基磷灰石、草木灰，混合球磨20～30min，再喷洒木醋液后转入造粒机中造粒，制成粒径为1～3mm颗粒并包装封袋，得重金属污染土壤钝化剂。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术利用层链状结构的镁铝硅酸盐粘土矿物凹凸棒土，具有廉价易得，且内孔道发达、比表面积较大，对环境中的重金属有良好的表面吸附和离子交换作用的性能，通过高温改性改变凹凸棒土晶体结构和孔道，在晶体结构发生断键的同时分解生成CaO和MgO等碱性氧化物，可提高土壤碱性，使镉、锌因赋存形态被改变而得到钝化，且凹凸棒土上的Al—OH键断裂后，Al与亚砷酸根形成络合物，有效提升稳定重金属的性能；（2）本专利技术以木醋液浸润草木灰，溶解活化营养成分，同时通过木醋液与改性凹凸棒土中碱性氧化物反应，将营养成分有效包裹吸附进入活化生物质炭中缓慢释放，可有效提高土壤的肥力，提高农作物产量，改善农产品品质，恢复农作物原生态的功能，大幅度提高植树成活率和农产品产量；（3）本专利技术具有比表面积大，结构稳定，阳离子交换能力强等特点，施入土壤后通过提高土壤pH，增强土壤中的有机物质、铁/铝氧化物、粘土矿物的螯合能力，使土壤的吸附能力增强，重金属的解吸能力降低，至终降低土壤中可溶性金属的含量，促进土壤中的重金属离子转化成氢氧化物或碳酸盐沉淀如生成溶解度很小的沉淀，进而降低重金属的生物可利用性。具体实施方式取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干，并装入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的粉末转入马弗炉中，在氩气氛围下，加热至400～500℃热解1～2h，冷却至室温后得生物质炭，取50～100g生物质炭，2～3g磷酸氢二钾，1～2g磷酸氢二胺混合加入球磨机中，球磨20～30min后装入马弗炉中，在氮气氛围下，加热至300～400℃活化1～2h，冷却至室温后得活化生物质炭，取凹凸棒土置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再转入粉碎机中粉碎，过200目筛，将过筛后的凹凸棒土粉末装入马弗炉中，加热至700～800℃煅烧1～2h，冷却至室温后得改性凹凸棒土，取50～100g改性凹凸棒土，40～80g活化生物质炭，30～50g羟基磷灰石，30～50g草木灰，混合后加入球磨机中球磨20～30min，再喷洒10～20g木醋液后转入造粒机中造粒，制成粒径为1～3mm颗粒并包装封袋，得重金属污染土壤钝化剂。实例1取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干，并装入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的粉末转入马弗炉中，在氩气氛围下，加热至400℃热解1h，冷却至室温后得生物质炭，取50g生物质炭，2g磷酸氢二钾，1g磷酸氢二胺混合加入球磨机中，球磨20min后装入马弗炉中，在氮气氛围下，加热至300℃活化1h，冷却至室温后得活化生物质炭，取凹凸棒土置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再转入粉碎机中粉碎，过200目筛，将过筛后的凹凸棒土粉末装入马弗炉中，加热至700℃煅烧1h，冷却至室温后得改性凹凸棒土，取50g改性凹凸棒土，40g活化生物质炭，30g羟基磷灰石，30g草木灰，混合后加入球磨机中球磨20min，再喷洒10g木醋液后转入造粒机中造粒，制成粒径为1mm颗粒并包装封袋，得重金属污染土壤钝化剂。实例2取芦苇用去离子水洗涤干净后晾晒风干，并装入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的粉末转入马弗炉中，在氩气氛围下，加热至450℃热解1h，冷却至室温后得生物质炭，取70g生物质炭，2g磷酸氢二钾，1g磷酸氢二胺混合加入球磨机中，球磨25min后装入马弗炉中，在氮气氛围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，按照重量份数计它包括如下组分：50～100份改性凹凸棒土，40～80份活化生物质炭，30～50份羟基磷灰石，30～50份草木灰，10～20份木醋液。

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，按照重量份数计它包括如下组分：50～100份改性凹凸棒土，40～80份活化生物质炭，30～50份羟基磷灰石，30～50份草木灰，10～20份木醋液。2.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，所述改性凹凸棒土为凹凸棒土装入马弗炉中，加热至700～800℃煅烧1～2h制得。3.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，所述活化生物质炭为芦苇碳化制备的生物质炭，与磷酸氢二钾、磷酸氢二胺混合活化制得。4.如权利要求3所述的一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，所述碳化过程为在氩气氛围下，加热至400～500℃热解1～2h。5.如权利要求3所述的一种重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，所述生物质炭、磷酸氢二钾、磷酸氢二胺的重量份为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙年生，王之霖，陈倩，
申请(专利权)人：常州市雄泰纺织品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32