一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂制造技术

本发明专利技术公开了一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，可用于被重金属、有机污染物污染土壤的修复。该土壤修复剂包括负载型纳米二氧化钛和秸秆粉，其中负载型纳米二氧化钛是将锐钛型纳米二氧化钛、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛负载于气相白炭黑和粉煤灰上制备得到。该土壤修复剂不仅能够有效还原土壤中的重金属离子，使种植作物中重金属含量降低，还能有效降解土壤中的有机污染物，显著改善被污染土壤的污染程度，提高土壤耕种的性能。本发明专利技术提供的土壤修复剂中还可以选择性的加入无机肥料和/或有机肥料，增加土壤的营养肥力，促进作物的生长，实现提高农作物产量和质量的效果。

A Soil Restoration Agent Containing Supported Nano-Titanium Dioxide

The invention discloses a soil remediation agent containing loaded nano-titanium dioxide, which can be used for remediation of soil polluted by heavy metals and organic pollutants. The soil remediation agent includes supported nano-titanium dioxide and straw powder, in which supported nano-titanium dioxide is prepared by loading anatase nano-titanium dioxide and tin-doped modified anatase nano-titanium dioxide on fumed silica and fly ash. The soil remediation agent can not only effectively reduce heavy metal ions in soil, reduce the content of heavy metals in crops, but also effectively degrade organic pollutants in soil, significantly improve the pollution degree of contaminated soil and improve the performance of soil cultivation. The soil remediation agent provided by the invention can also selectively add inorganic fertilizers and/or organic fertilizers, increase the nutrient fertility of the soil, promote the growth of crops, and achieve the effect of improving the yield and quality of crops.

【技术实现步骤摘要】
一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂
本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，可用于修复被重金属和有机污染物污染的土壤。
技术介绍
随着人类活动的日益加剧，人类赖以生存的土壤也逐渐遭到破坏，土壤污染越来越严重，进而导致农作物的产量和质量急剧下降，最终危及人体健康并终将危及人类的生存和发展。目前国内土壤的污染中，重金属(主要包括Hg、Pb、As、Cd、Cr等)污染和有机污染物(主要包括农药残留、化肥残留、酚类、石油污染物等)的污染较为普遍，此类土壤的修复问题亟待解决。现有技术中，对于重金属、有机污染物污染土壤的修复通常采用物理修复、化学修复、光催化降解修复的方法。物理修复多采用土壤淋洗法，利用淋洗液将土壤中的重金属溶解到土壤洗淋液中，再将洗淋液中的重金属离子置换出来的一种土壤修复方法。赵娜等研究表明EDTA和EDDS两种螯合剂对镉的去除率分别可达到82％和46％。但是物理修复法存在的最大问题是处理成本高，而且存在再次污染的风险。化学修复指的是将能够改变土壤重金属性质的有机质以及其他外源物质加入被重金属污染的土壤。例如：使用CaCO3或Ca(OH)2，调节土壤的酸碱性，促使土壤中的镉、铜、汞、锌等形成沉淀。加入含硫物质，可以使土壤中的镉、汞生成硫化物沉淀，进而减少重金属对土壤的污染。由于各种金属离子的迁移性各不相同，对不同金属离子需要使用不同的固定物质，修复成本较高。现有光催化降解技术的诸多研究显示，TiO2对有机污染物具有一定的降解效果，对土壤中的重金属也有一定的还原吸附作用，但使用单一的TiO2，效率较差。纳米级TiO2提高了TiO2的比表面积，使得其催化还原重金属离子的活性和降解有机污染物的活性均有一定的提高，但由于颗粒较小，容易流失，利用率较低，导致最终的催化效果仍较差。
技术实现思路
本专利技术针对被重金属和/或有机污染物污染的土壤，提供了一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，该土壤修复剂不仅能够有效还原土壤中的重金属离子，还能有效降解土壤中的有机污染物，显著改善被污染土壤的污染程度，提高土壤耕种的性能。为了实现本专利技术的目的，专利技术人提供了以下技术方案。一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，以质量份数计，包括负载型纳米二氧化钛4-5份、秸秆粉2-4份，所述负载型纳米二氧化钛由锐钛型纳米二氧化钛、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛、气相白炭黑、粉煤灰组成。上述含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂中，所述负载型纳米二氧化钛，以质量份数计，由锐钛型纳米二氧化钛5-6份、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛3-4份、气相白炭黑8-9份、粉煤灰2-3份组成。制备本专利技术所述的负载型纳米二氧化钛时，是将组成量的锐钛型纳米二氧化钛、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛、气相白炭黑、粉煤灰置于高速搅拌机中，以转速2000rpm，高速搅拌混合均匀而得。本专利技术所述锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛制备方法为：常温条件下，首先将一定量的钛酸丁酯加入到无水乙醇中，然后加入SnCl4，以Sn计，SnCl4的加入量为酞酸丁酯(以TiO2计)质量的6％，搅拌均匀后，再向溶液中加入蒸馏水，边加边搅拌，直到溶液呈现白色浑浊状，然后再加入0.015mol/L的硝酸，边加边搅拌，直到溶液呈淡黄色透明溶胶状，然后再升温至80℃，恒温搅拌反应50min，在80℃下干燥3h，然后放入马弗炉中400℃煅烧2h，即制得锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛。本专利技术所述锐钛型纳米二氧化钛，TiO2质量百分含量≥98％、平均粒径≤50nm、消色力(雷诺数)≥1300、锐钛型TiO2质量百分含量≥99％、比表面积BET≥45m2·g-1、pH值为7.5～8.5。本专利技术所述气相白炭黑，SiO2质量百分含量≥99％、平均粒径≤20nm、比表面积BET≥220m2·g-1、堆积密度≤0.20g·cm-3、pH值为6.5～7.0。本专利技术使用的粉煤灰为火力发电厂中煤燃烧后的烟气收捕下来的细灰，平均粒径≤0.5μm。本专利技术所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，还可以包括无机肥料和/或有机肥料。所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，包括负载型纳米二氧化钛4-5份、秸秆粉2-4、无机肥料5-6份、有机肥料6-8份。所述秸秆粉由玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、棉花秸秆粉、向日葵秸秆粉、花生秸秆粉组成。所述秸秆粉，以质量百分数计，由玉米秸秆粉25-35％、小麦秸秆粉15-20％、棉花秸秆粉10-20％、向日葵秸秆粉10-20％、花生秸秆粉10-20％组成。所述秸秆粉平均直径≤2.0mm，平均长度≤5.0mm，含水量≤10％。所述秸秆粉是将组成量的玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、棉花秸秆粉、向日葵秸秆粉、花生秸秆粉置于高速搅拌机中，以转速1500rpm，高速搅拌混合均匀而得。本专利技术所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，所述无机肥料由磷酸二铵、磷酸二氢钾、氯化铵、氨化过磷酸钙、硝酸镁、腐殖酸钾组成。所述无机肥料，以质量百分数计，由磷酸二铵20-30％、磷酸二氢钾15-20％、氯化铵10-20％、氨化过磷酸钙10-15％、硝酸镁10-15％、腐殖酸钾10-15％组成。制备本专利技术所述的无机肥料，先将组成量的磷酸二铵、磷酸二氢钾、氯化铵、氨化过磷酸钙、硝酸镁、腐殖酸钾在粉碎机中进行粉碎，然后在高速搅拌机中，以转速1200rpm，高速搅拌混合均匀，即得。所述有机肥料，以质量百分数计，由鸡粪25-30％、猪粪30-35％、牛粪20-30％、腐殖酸10-15％组成，其中鸡粪、猪粪、牛粪的含水量分别≤10％。鸡粪、猪粪、牛粪均来自于养殖场晒干之后的产品。制备本专利技术所述的有机肥料，先将组成量的鸡粪、猪粪、牛粪在粉碎机中进行粉碎，然后在高速搅拌机中，以转速1800rpm，高速搅拌混合均匀，即得。制备本专利技术所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，是将上述组成量的负载型纳米二氧化钛和秸秆粉，还可以再加入无机肥料和/或有机肥料，置于高速搅拌机中，以转速2400rpm，高速搅拌混合均匀，即得。本专利技术所述的负载型纳米二氧化钛是指将纳米二氧化钛固定到具有多孔吸附性的载体上，载体可以增加发生反应的有效比表面积，从而进一步提高纳米二氧化钛的光催化效率。本专利技术的有益效果具体如下：(1)纳米二氧化钛能够吸收太阳光中波长低于387nm的紫外光的辐射能量，价带上的电子受到激发跃迁至导带，在导带上形成高活性电子，同时在价带上生成带正电的空穴，电子-空穴可以与吸附在纳米二氧化钛表面的溶解氧、水分子发生一系列的化学反应最终生成羟基自由基和超氧离子，以此氧化分解有机污染物。纳米二氧化钛还能够对土壤中的重金属离子进行还原，进而使作物中的重金属含量降低。另外，在自然条件下，直接的光降解作用仅限于土壤表面，纳米二氧化钛可以提高土壤表面以下4～10cm处有机污染物的降解效率。除此之外，纳米二氧化钛还能够辅助微生物加速降解土壤中的有机肥料以及其它有机物，促进作物对土壤中有机质养分的吸收。锐钛型纳米二氧化钛的化学稳定性较好，对人体无毒，对环境无污染。锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛中，由于锡离子的掺杂，使得纳米二氧化钛的光响应波长范围产生明显红移，从而扩展了锐钛型纳米二氧化钛的光响应波长的范围，有效提高了其光催化性能。如果单独使用锐钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，以质量份数计，包括负载型纳米二氧化钛4‑5份、秸秆粉2‑4份，所述负载型纳米二氧化钛由锐钛型纳米二氧化钛、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛、气相白炭黑、粉煤灰组成。

【技术特征摘要】
1.一种含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，以质量份数计，包括负载型纳米二氧化钛4-5份、秸秆粉2-4份，所述负载型纳米二氧化钛由锐钛型纳米二氧化钛、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛、气相白炭黑、粉煤灰组成。2.根据权利要求1所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，所述负载型纳米二氧化钛，以质量份数计，由锐钛型纳米二氧化钛5-6份、锡掺杂改性锐钛型纳米二氧化钛3-4份、气相白炭黑8-9份、粉煤灰2-3份组成。3.根据权利要求1所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，还包括无机肥料、有机肥料中的任意一种或两种。4.根据权利要求1所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，包括负载型纳米二氧化钛4-5份、秸秆粉2-4、无机肥料5-6份、有机肥料6-8份。5.根据权利要求1所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，所述秸秆粉由玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、棉花秸秆粉、向日葵秸秆粉、花生秸秆粉组成。6.根据权利要求1所述的含有负载型纳米二氧化钛的土壤修复剂，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张千，张川，张建平，
申请(专利权)人：河北麦森钛白粉有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13