一种复合重金属污染土壤钝化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂，包括按质量百分比计的如下组分：生物炭30～50％，石灰石10～20％，海泡石10～20％，磷矿粉20～40％。本发明专利技术土壤钝化剂施加到农田土壤的耕作层后，不仅能有效固定土壤中的铜、镉、铅等重金属，减少有效态重金属的含量，还能提高土壤的pH值，增加氮、磷等矿质养分，改善土壤的理化性质，同时其原材料价格低廉且易获得，对环境无二次污染，经济环保，具有良好的应用推广价值。

Composite heavy metal contaminated soil passivating agent and preparation method and application thereof

The invention provides a compound heavy metal contaminated soil passivator, which comprises the following components according to mass percentage: biochar 30-50%, limestone 10-20%, sepiolite 10-20%, phosphate rock powder 20-40%. When the soil passivator is applied to the tillage layer of farmland soil, it can not only effectively fix the heavy metals such as copper, cadmium and lead in the soil, reduce the content of the available heavy metals, but also increase the pH value of the soil, increase the mineral nutrients such as nitrogen and phosphorus, and improve the physical and chemical properties of the soil. There are no two times pollution to the environment, economic and environmental protection, and it has good application and popularization value.

【技术实现步骤摘要】
一种复合重金属污染土壤钝化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于土壤改良
，具体涉及一种复合重金属污染土壤钝化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业化和城市化的推进，土壤污染已是当今社会面临的一个重要环境问题。重金属污染是土壤污染的主要类型之一，其中农田土壤重金属污染主要是由于污水灌溉、农药化肥滥用、垃圾填埋、采矿冶炼等人为活动使重金属进入土壤环境中造成重金属浓度超过国家标准，对土壤环境造成危害的现象；重金属在土壤中通常不易迁移和降解，因此会不断的在环境中积累，并通过食物链和水体进入到人体内，损坏人们的健康。重金属的修复方法一般有物理、化学和生物三种方法，物理方法包括客土换土法、热解析、电吸附等，化学法包括化学氧化、化学淋洗、鳌合、沉淀等，生物方法包括植物修复和微生物修复等。其中物理方法操作简单，但工程量较大，不适用于大面积的农田修复；生物修复通常修复速度较慢，不确定因素较多，修复能力一般，适用于轻度污染的土壤；而化学修复相比于以上两种方法，有以下几种优势：操作简便，费用便宜，适合于大面积修复且不影响农业生产。近年来，化学方法主要采用化学钝化，即向污染土壤中施加钝化剂，通过钝化剂改变土壤的理化性质或直接与重金属作用，来改变重金属的有效性，降低重金属的生物可利用性。钝化剂一般可以分为有机材料和无机材料，钝化剂的种类、性质以及配比都会影响最终的修复效果，而不同的土壤以及污染的重金属类型对钝化剂的需求也不同，同时，现在多数钝化剂只对单一重金属有修复效果，钝化剂除了能修复重金属没有其他附加功能，部分钝化剂可能给环境带来二次污染的风险，还有部分钝化剂材料价格较高，修复成本太大，应用推广性较低；因此筛选出环境友好，经济高效的钝化剂一直是人们的研究重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有钝化剂只对单一重金属有修复效果，无其他附加功能，修复成本高，部分钝化剂可能给环境带来二次污染，应用推广性低的问题。为此，本专利技术提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂，包括按质量百分比计的如下组分：生物炭30～50％，石灰石10～20％，海泡石10～20％，磷矿粉20～40％。进一步的，所述生物炭、海泡石、磷矿粉均过100目筛，所述石灰石为工业用碳酸钙粉末。进一步的，所述生物炭为水稻秸秆生物炭、废弃竹片生物炭中的一种或两种混合物。作为实施方式之一，上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下组分：水稻秸秆生物炭40％，石灰石15％，海泡石10％，磷矿粉35％。作为实施方式之一，上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下组分：废弃竹片生物炭40％，石灰石15％，海泡石10％，磷矿粉35％。作为实施方式之一，上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下组分：水稻秸秆生物炭50％，石灰石20％，海泡石10％，磷矿粉20％。作为实施方式之一，上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下组分：废弃竹片生物炭50％，石灰石20％，海泡石10％，磷矿粉20％。本专利技术提供了上述复合重金属污染土壤钝化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将水稻秸秆和/或废弃竹片粉碎后投入到热解装置中，在无氧条件下，加热温度为350～500℃，热解时间为1～3小时，热解后研磨过100目筛，得生物炭；2)将海泡石和磷矿粉研磨过100目筛；3)将步骤1)得到的生物炭，步骤2)得到的海泡石和磷矿粉，以及石灰石粉末按设计比例混合均匀，即得土壤钝化剂。另外，本专利技术还提供了上述复合重金属污染土壤钝化剂的应用方法，首先将生物炭、石灰石、海泡石、磷矿粉按比例混合均匀制成钝化剂，再将该钝化剂在播种前施加到农田土壤的耕作层中，并混合均匀，最后调节土壤含水量为田间持水量的65～75％，平衡反应1～2周后进行播种耕作。进一步的，所述钝化剂施加量为800～1000kg/亩。本专利技术提供的这种复合重金属污染土壤钝化剂的设计原则如下：生物炭、石灰石和磷矿粉均为碱性材料，能明显增加酸性土壤的pH值；同时生物炭和磷矿粉的施用能增加土壤中氮、磷等矿质养分的含量；生物炭和海泡石均为多孔性结构，比表面积较大，且生物炭表面还具有一些羧基、羟基等含氧官能团，对铜、镉、铅等重金属有一定的吸附性，能有效固定土壤中的铜、镉、铅等重金属；通过钝化剂中上述组分对修复重金属污染土壤的不同作用机理的相互配合有效降低了有效态重金属的含量，减少了重金属的生物利用性，保证农产品的安全。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的这种复合重金属污染土壤钝化剂的原材料价格低廉且易获得，同时对环境无二次污染，经济环保，具有良好的应用推广价值。(2)本专利技术提供的这种复合重金属污染土壤钝化剂不仅能对铜、镉、铅等复合重金属污染的农田进行修复，降低农田土壤中有效态重金属的含量，减少重金属的生物利用性，保证农产品的安全，还能提高土壤的pH值，增加氮、磷等矿质养分，改善土壤的理化性质。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是对应实施例制得的钝化剂处理下土壤中有效铜的变化示意图；图2是对应实施例制得的钝化剂处理下土壤中有效镉的变化示意图；图3是对应实施例制得的钝化剂处理下土壤中有效铅的变化示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂，包括按质量百分比计的如下组分：生物炭40％，石灰石15％，海泡石10％，磷矿粉35％；其中，生物炭由水稻秸秆粉碎后投入到热解装置中在无氧条件下，加热温度为350～500℃，热解时间为1～3小时，热解后研磨过100目筛得到；海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂，再将钝化剂在播种前按每亩污染农田施加本实施例中钝化剂800kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中，并混合均匀，最后调节土壤含水量为田间持水量的70％，平衡反应1～2周后进行播种耕作。三个月后，检测土壤相关理化性质(pH、碱解氮、有效磷)以及土壤中的铜、镉、铅重金属的有效态(离子交换态重金属，MgCl2提取，下同)含量，其结果如表1及图1、图2、图3所示。检测结果表明施加本实施例钝化剂后土壤中的铜、镉、铅重金属的有效态显著降低，分别降低了24.49％、29.74％和17.92％。实施例2：本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂，包括按质量百分比计的如下组分：生物炭40％，石灰石15％，海泡石10％，磷矿粉35％；其中，生物炭由废弃竹片粉碎后投入到热解装置中在无氧条件下，加热温度为350～500℃，热解时间为1～3小时，热解后研磨过100目筛得到；海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂，再将钝化剂在播种前按每亩污染农田施加本实施例中钝化剂800kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中，并混合均匀，最后调节土壤含水量为田间持水量的70％，平衡反应1～2周后进行播种耕作。三个月后，检测土壤相关理化性质(pH、碱解氮、有效磷)以及土壤中的铜、镉、铅重金属的有效态(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：生物炭30～50％，石灰石10～20％，海泡石10～20％，磷矿粉20～40％。

【技术特征摘要】
1.一种复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：生物炭30～50％，石灰石10～20％，海泡石10～20％，磷矿粉20～40％。2.如权利要求1所述的复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，所述生物炭、海泡石、磷矿粉均过100目筛，所述石灰石为工业用碳酸钙粉末。3.如权利要求1所述的复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，所述生物炭为水稻秸秆生物炭、废弃竹片生物炭中的一种或两种混合物。4.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：水稻秸秆生物炭40％，石灰石15％，海泡石10％，磷矿粉35％。5.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：废弃竹片生物炭40％，石灰石15％，海泡石10％，磷矿粉35％。6.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：水稻秸秆生物炭50％，石灰石20％，海泡石10％，磷矿粉20％。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：景琪，朱颖，赵颖，刘更生，田靓，肖国俊，唐小龙，石德升，
申请(专利权)人：武汉都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42