酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂及其制备方法和应用技术

酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂及其制备方法和应用，由以下原料按重量份组成：生物质灰30～80份、钢渣3～50份、木质素磺酸铵3～30份、硫酸亚铁5～30份。本发明专利技术以生物质灰、钢渣、木质素磺酸铵、硫酸亚铁等多组分协同作用，研发重金属Cd、Pb原位钝化剂，提升土壤pH值，同时为土壤提供丰富的中微量元素，提升农作物的产量及品质。解决了生物质发电厂产生的生物质灰堆放、扬尘及高pH值等环境污染问题，实现了生物质灰、钢渣等废弃资源的综合利用。

In situ passivating agent for heavy metals and lead and cadmium in acid soil and its preparation and Application

Lead and cadmium in-situ passivators for acidic soils and their preparation methods and applications consist of 30-80 portions of biomass ash, 3-50 portions of steel slag, 3-30 portions of ammonium lignosulfonate and 5-30 portions of ferrous sulfate. The invention develops heavy metal Cd and Pb in-situ passivator by synergistic action of biomass ash, steel slag, ammonium lignosulfonate, ferrous sulfate and other components, so as to enhance soil pH value, provide rich medium and trace elements for soil, and enhance crop yield and quality. The problems of biomass ash stacking, dust blowing and high pH value caused by biomass power plant were solved, and the comprehensive utilization of biomass ash and steel slag was realized.

【技术实现步骤摘要】
酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
由于种植模式、无机肥料的大量施用、工业废弃物的排放、农药的滥用及气候等因素的影响，目前我国土壤中重金属污染严重，并有逐年上升的趋势。由于重金属难以降解，一旦进入土壤中，就会在土壤中大量积累，导致土壤重金属污染已经成为一个无法逆转的过程。重金属Cd、Pb在土壤中活性较强，很容易被植物吸收而污染食物链，严重危害人类健康，据报道，2014年受镉、铅、砷、铬等几种重金属污染的耕地面积达到2600万公顷，更为严重的是，耕地镉含量现在正仍以每年0.004mg/kg的比例增长，如果按照此幅度继续增长，50年后农田镉浓度就会变为原来的两倍，农田镉、铅、铬污染问题己经变得尤为突出和严峻。我国酸性土壤远超3亿亩，长江以南土壤均为酸性，尤其是湖南土壤酸化，重金属污染严重。大部分酸性土壤的pH值小于5.5，有的甚至低于4.5。土壤酸化带来以如下危害：(1)阳离子交换量(CEC)和盐饱和度降低，导致土壤肥力下降；(2)促进另一些营养元素(比如磷)的固定，大大降低磷元素的有效利用率；(3)促进某些有毒元素(如重金属及铝离子等)的释放、活化、溶出，污染土壤和水环境，甚至威胁人体健康；(4)抑制土壤有益微生物的生长，影响土壤有机质的分解和土壤中C、N、P和S的循环；同时，随着非可再生能源危机日益加剧，生物质发电技术在我国迅速发展，目前全国665多家生物质电厂年产生物质灰达2660万吨以上，目前处理方式只是简单填埋或租地堆放，对周围大气、土壤、水造成严重污染。土壤中重金属污染治理方法主要有：土壤农化调理控制法、工程物理化学法及生物修复方法，工程物理化学法适合处理工厂的土壤污染，处理成本高。生物修复方法没有从土壤根本改变治理，不是一种长期治理方法。土壤农化调理控制法通过调节土壤pH值、有机质、CEC、土壤水分等因素，从而改变土壤中重金属的水溶性，提高其生物有效性，消减重金属污染危害，成本低，适合农田治理重金属。但关键是如何寻找到量大，质量稳定的原料。国内调节土壤pH的产品主要是用生石灰，生石灰是用石头燃烧成的天然矿物质，生产过程消耗大量能源，长期施用，补充大量单质Ca会造成土壤板结，若不连续使用，土壤酸化更为严重，同时全国生石灰中重金属的含量均一稳定性亦是一个值得商榷的问题。中国专利技术CN105670636A一种修复镉铜污染酸性土壤的钝化材料及制备方法和应用，钝化材料的pH10～13，原料是生物质电厂灰、石灰、磷矿石在不添加粘合剂的条件下成球，钝化酸性土壤中的重金属镉铜；中国专利技术CN106010542A一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭及其制备方法，利用市政污泥与坡缕石混合气化制备污泥基生物炭，作为重金属污染土壤修复剂，只是利用炭的吸附性来降低重金属活性；中国专利技术CN103242849A铜镉污染酸性土壤的修复调理剂及其制备方法，利用有机肥、生石灰和纳米羟基磷灰石制备修复铜镉污染的修复调理剂。这些专利技术所用材料及原理是与本专利技术有所不同，本专利技术用生物质灰中的中微量元素提升了土壤的pH值，改善土壤理化性质，为钝化重金属创造条件；用钢渣中所含CaO及活性SiO2吸附钝化Cd、Pb；FeSO4与Pb离子形成微溶于水的PbSO4，起到钝化作物，可以使Cr6+还原为Cr3+，降低重金属Cr的活性及毒性，且本专利技术钝化材料的pH值为10～13，具多种原理复合协同钝化土壤重金属，效果更佳。生物质灰是生物质发电厂产生的废弃物，pH值10～13，主要成分是k、Si、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、B等金属氧化物，此类元素是植物生长必需而土壤中缺乏的中微量元素，其含量比例与植物所需基本一致；施于土壤，能提高土壤的pH值，同时恢复了土壤中的金属阳离子元素，对钝化重金属离子的活跃度有长期、稳定的作用；同时，生物质灰中的活性SiO2被植物吸收后，与植物细胞形成硅化细胞，提高植物细胞壁的强度，降低细胞膜通透性，抑制植物对重金属Cd、Pb、Cr等的吸收，起到钝化作用。钢渣主要成分是SiO236％、CaO42％、MgO6％等，活性SiO2被植物吸收，与植物细胞形成硅化细胞，提高植物细胞壁的强度，降低细胞膜通透性，抑制植物对重金属Cd、Pb、Cr等的吸收，起到钝化作用。木质素磺酸铵是芳香族大分子化合物，具有络合、螯合作用，对重金属Pb、Cd进行络合，降低了活性，起到钝化作用；同时和生物质灰中的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn等金属阳离子络合，减少随水流失，提高中微量元素利用率。硫酸亚铁(FeSO4)的功能：(a)Fe2+在土壤中被植物根吸附形成铁膜，阻碍重金属离子与植物根系的接触；(b)Fe2+使Cr6+还原为Cr3+，降低重金属Cr的活性及毒性；(c)SO42-与Pb2+形成微溶于水的PbSO4，起到钝化作用；(d)为土壤补充铁元素，促进叶绿素的形成。利用生物质灰、钢渣、木质素磺酸铵及硫酸亚铁等协同作用，研发土壤中重金属Pb、Cd原位复合钝化剂产品是国内首创。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术提供一种酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂及其制备方法和应用。本专利技术以生物质灰、钢渣、木质素磺酸铵、硫酸亚铁等多组分协同作用，研发重金属Cd、Pb原位钝化剂，提升土壤pH值，同时为土壤提供丰富的中微量元素，提升农作物的产量及品质。解决了生物质发电厂产生的生物质灰堆放、扬尘及高pH值等环境污染问题，实现了生物质灰、钢渣等废弃资源的综合利用。技术方案：酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂，由以下原料按重量份组成：生物质灰30～80份、钢渣3～50份、木质素磺酸铵3～30份、硫酸亚铁5～30份。优选的，由以下原料按重量份组成：生物质灰50份、钢渣25份、木质素磺酸铵10份、硫酸亚铁15份。上述酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂的制备方法，步骤为：(1)生物质灰、钢渣、木质素磺酸铵、硫酸亚铁混拌后待用；(2)将步骤(1)的混合物通过除铁器除铁，输送至造粒机；(3)造粒后的半成品经烘干冷却，筛选分装后制得。上述酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂在制备玉米或小麦种植用调理剂中的应用。有益效果：(1)生物质灰为生物质发电厂的废弃物，pH值10～13，主要成分为Si、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn及B等金属氧化物，此类元素是植物生长必需而土壤所缺乏的中微量元素，含量比例与植物所需的比例基本一致，碱性与pb形成难溶的pb(OH)2，是钝化重金属Pb、Cd的优质原料；生物质灰中的活性SiO2被植物吸收，与植物细胞形成硅化细胞，提高植物细胞壁的强度，降低细胞膜通透性，抑制植物对重金属Cd、Pb的吸收，起到钝化作用。(2)钢渣主要成分是SiO236％、CaO42％、MgO6％等，活性SiO2被植物根系吸收，与植物细胞形成硅化细胞，提高植物细胞壁的强度，降低细胞膜通透性，抑制植物对重金属Cd、Pb、Cr等的吸收，起到钝化作用。(3)木质素磺酸铵是大分子芳香族化合物，具有络合、螯合作用，和重金属Pb、Cd络合，降低Pb、Cd的活性；同时与生物质灰中的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn等元素的阳离子络合，促进植物的吸收，减少流失，提高中微量元素利用率。(4)硫酸亚铁(Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂，其特征在于由以下原料按重量份组成：生物质灰30～80份、钢渣3～50份、木质素磺酸铵3～30份、硫酸亚铁5～30份。

【技术特征摘要】
1.酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂，其特征在于由以下原料按重量份组成：生物质灰30～80份、钢渣3～50份、木质素磺酸铵3～30份、硫酸亚铁5～30份。2.根据权利要求1所述酸性土壤重金属铅镉原位钝化剂，其特征在于由以下原料按重量份组成：生物质灰50份、钢渣25份、木质素磺酸铵10份、硫酸亚铁15份。3.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨静静，李华，徐建东，秦汉俊，
申请(专利权)人：安徽国祯生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34