一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用，属于农田土壤重金属污染修复治理领域。所述钝化剂的主要原料为麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠等，其中麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠的质量比例为1:0.1～0.15：0.3～0.35。具体制备工艺为：1)先将麦饭石粉、氢氧化钠、碳酸钠按照所述比例混合，搅拌均匀，在700℃～750℃条件下热处理1～1.5h，取出后冷却研磨；2)将钝化剂按照固液比1:50加入水溶液，用0.5mol/L稀盐酸调节pH至7～8，烘干后研磨，制备得到多功能硅酸盐重金属钝化剂。本发明专利技术所述多功能硅酸盐重金属钝化剂有效硅含量高达30％～35.00％，可补充土壤硅源并吸附钝化土壤重金属镉，降低植物可利用性镉含量。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用
本专利技术涉及一种用于治理镉污染土壤的钝化剂
，特别是涉及一种能降低酸性土壤镉有效态含量及促进作物生长的硅酸盐钝化剂及其使用方法与应用。
技术介绍
镉(Cd)是国家重点监控与排放的五种土壤重金属污染物之一，具有较强的生物毒性、不可逆和不能被降解的特性。调查显示，我国受镉污染土壤面积高达1000万ha。镉主要通过金属冶炼、污水灌溉以及化肥农药大量使用等途径进入土壤，在农田土壤中不仅导致土壤肥力下降和作物减产，还通过食物链途径富集在生物体内，对人类健康构成严重威胁。化学钝化法是一种常用的土壤重金属污染治理技术，该方法主要通过向土壤添加合适钝化剂，使其与重金属离子之间发生吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，减小重金属吸收和毒性效果，具有操作简单，成本低，适于大规模应用的特点。常用的钝化剂有磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐等，硅酸盐钝化剂与前两者相比具有来源广泛、不改变土壤理化性质和不引入二次污染等优点。硅肥和黏土矿物是常用的硅酸盐钝化剂，硅肥如钢渣硅肥、炼铁炉渣硅肥等具有较高含量的有效硅，既用于钝化土壤重金属又可增加土壤有效硅含量，具有枸溶、缓释、促进作物生长等优点，但由于在结构方面存在缺陷，吸附性能和离子交换能力受到影响，其在镉污染农田上的应用受到限制。黏土矿物较多用于土壤重金属污染治理，含有硅元素以稳定形态存在于矿物中难以被植物体吸收利用，功能单一，大量硅没有得到充分利用。据调查，我国约60％耕地属缺硅土壤，长江流域超过70％土壤缺硅，黄淮流域及辽东半岛约50％土壤缺硅，而且目前缺硅土壤面积逐年增加。根据我国农田土壤重金属污染与缺硅的现状，将土壤重金属污染修复与农作物增产相结合，开发对土壤重金属具备吸附、沉淀与生物抑制功能且有利于农作物生长的多功能硅酸盐土壤重金属钝化剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用，其原料来源广、制备工艺简单、施用量少，对土壤重金属具备吸附、沉淀与生物抑制功能，有利于农作物生长，可有效解决我国土壤缺硅与镉污染的技术难题。及其在钝化镉污染农田土壤中的应用，为达到上述目的，本专利技术采用如下所述技术方案：一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用，所述多功能硅酸盐钝化剂其原料组分包含麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠，三者质量比例为1：(0.1～0.15)：(0.3～0.35)。上述多功能硅酸盐钝化剂的制备方法，包括以下步骤：1)先将麦饭石粉、氢氧化钠、碳酸钠按照质量比例为1：(0.1～0.15)：(0.3～0.35)进行混合，搅拌均匀，在700℃～750℃条件下热处理1～1.5h，取出后冷却研磨；2)将钝化剂按照固液比1：50加入水溶液，用0.5mol/L稀盐酸调节pH至7～8，70℃～80℃条件下烘干后研磨，制得多功能硅酸盐重金属钝化剂。上述多功能硅酸盐钝化剂的制备方法，步骤1)中，所述麦饭石粉为中华麦饭石粉，产自内蒙古通辽市，颗粒尺寸小于0.1mm；多功能硅酸盐钝化剂中有效硅含量为30.0％～35.0％。上述多功能硅酸盐钝化剂的使用方法，将多功能硅酸盐钝化剂在种植前作为基肥施入污染土壤，施加量为3～5g/kg污染土壤，待蔬菜作物苗圃长出5～10cm时追施钝化剂，施加量为1g/kg污染土壤。上述多功能硅酸盐钝化剂的使用方法，所述污染土壤为偏酸性的中轻度镉污染农田土壤，所述农田土壤中有效态镉浓度为3～5mg/kg，土壤pH值为5.5～6.0。上述多功能土壤镉金属钝化剂的应用，是将该多功能土壤重金属钝化剂应用于偏酸性的中轻度镉污染农田土壤中；所述所述农田土壤中有效态镉浓度为3～5mg/kg，土壤pH值为5.5～6.0，修复后土壤pH值为5.90～6.97，与对照相比，修复后土壤有效态镉含量降低16.63％～31.20％。本专利技术的多功能土壤镉金属钝化剂具有如下优点和有益效果：1)本专利技术用于农田土壤镉污染的多功能硅酸盐钝化剂，原料来源广泛、经济高效、无污染并可改良酸性土壤，是一种环境友好型硅酸盐钝化剂；2)本专利技术具有较高有效硅含量，可同时代替硅肥和钝化剂施入污染土壤，促进作物增产并可钝化土壤重金属，降低施用成本；3)本专利技术采用天然矿物为原料，硅元素利用率高，制备工艺简单，施用方便，具有缓释、高效等特点，适于大规模推广应用。具体实施方式为更好的理解本专利技术，下面通过具体较佳实施例结合效果试验例内容，进一步阐述本专利技术，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实例。本专利技术公开了一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用，所述钝化剂的主要原料为麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠，其中，麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠的质量比例为1：(0.1～0.15)：(0.3～0.35)。本专利技术中，麦饭石为中华麦饭石，产自内蒙古通辽市，颗粒尺寸小于0.1mm，所用氢氧化钠、碳酸钠均为工业纯，不包含结晶水。本专利技术所述土壤镉金属钝化剂的有效硅含量高达30.0％～35.0％，可补充土壤硅源并吸附钝化土壤重金属镉，降低植物可利用性镉含量；有效硅被植物吸收后不仅能增加生物质，还可促使植株分泌抗氧化酶等激素降低植株对重金属的吸收率和重金属在植物体内的迁移转化率，缓解重金属对植物体的毒害作用。本专利技术可用于治理镉污染为中轻度的偏酸性农田土壤，具有配方工艺简单、经济高效、无二次污染，施用方便等特点，适于大规模推广应用。以下百分含量均为质量百分含量。实施例1一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法，采用以下工艺步骤：1)先将麦饭石粉(粒径小于0.1mm)、氢氧化钠、碳酸钠按照重量比例为1：0.1：0.3进行混合，搅拌均匀，在700℃条件下热处理1h，取出后冷却研磨；2)将钝化剂按照固液比1：50加入水溶液，用0.5mol/L稀盐酸调节pH至7～8，70℃～80℃条件下烘干后研磨，制备得到多功能硅酸盐重金属钝化剂。该多功能硅酸盐钝化剂中有效硅含量为30.0％。实施例2一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法，采用以下工艺步骤：1)先将麦饭石粉(粒径小于0.1mm)、氢氧化钠、碳酸钠按照重量比例为1：0.15：0.35进行混合，搅拌均匀，在750℃条件下热处理1.5h，取出后冷却研磨；2)将钝化剂按照固液比1：50加入水溶液，用0.5mol/L稀盐酸调节pH至7～8，70℃～80℃条件下烘干后研磨，制备得到多功能硅酸盐重金属钝化剂。该多功能硅酸盐钝化剂中有效硅含量为35.0％左右。实施例3一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法，采用以下工艺步骤：1)先将麦饭石粉(粒径小于0.1mm)、氢氧化钠、碳酸钠按照重量比例为1：0.12：0.32进行混合，搅拌均匀，在730℃条件下热处理1.2h，取出后冷却研磨；2)将钝化剂按照固液比1：50加入水溶液，用0.5mol/L稀盐酸调节pH至7～8，70℃～80℃条件下烘干后研磨，制备得到多功能硅酸盐重金属钝化剂。该多功能硅酸盐钝化剂中有效硅含量为33.0％左右。以下为效果试验例的内容。效果试验例1采自广东省广州市天河区岑村附近某菜地表层土壤(0～25cm)，自然风干，去除杂物，研磨后过2mm筛网备用。土壤pH值为5.71(水：土＝2.5：1)，有机质含量13.2g/kg-1，全氮0.78g/kg-1，有效磷39.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能土壤镉金属钝化剂，其特征在于，所述多功能土壤重金属钝化剂，其原料包含组分：麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠，三者质量比例为1：(0.1～0.15)：(0.3～0.35)。

【技术特征摘要】
1.一种多功能土壤镉金属钝化剂，其特征在于，所述多功能土壤重金属钝化剂，其原料包含组分：麦饭石、氢氧化钠、碳酸钠，三者质量比例为1：(0.1～0.15)：(0.3～0.35)。2.权利要求1所述的多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)先将麦饭石粉、氢氧化钠、碳酸钠按照质量比例为1：(0.1～0.15)：(0.3～0.35)进行混合，搅拌均匀，在700℃～750℃条件下热处理1～1.5h，取出后冷却研磨；2)将熟料按照固液比1：50加入水溶液，用0.5mol/L稀盐酸调节pH至7～8，70℃～80℃条件下烘干后研磨，制得多功能硅酸盐重金属钝化剂。3.根据权利要求2所述的多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述麦饭石粉为中华麦饭石粉，产自内蒙古通辽市，颗粒尺寸小于0.1mm；多功能硅酸盐钝化剂中有效硅含量为30.0％～35.0％。4.如权利要求3所述的多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，徐立成，武成辉，晏波，肖贤明，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44