一种植烟土壤镉钝化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种植烟土壤镉钝化剂及其制备方法，是以发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌‑2‑磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇为主要原料制成混合料，经浸渍处理，造粒，即得；其中，发酵料是利用烟草茎杆、蘑菇渣、荷塘淤泥混合发酵得到，浸渍处理的具体方法是：将聚羟基乙酸与聚乙烯醇水溶液搅拌混匀，快速加入预先加热至熔融的歧化松香，在超声波振荡作用下倒入所述混合料，继续超声波振荡。混合料中各组分或与镉螯合，或与镉形成沉淀，有效降低了植烟土壤中有效态镉的含量，浸渍处理对混合料起到包覆负载作用，混合料中的组分随着时间的推移缓慢释放，有效延长了持效时间，并大大降低了施用量，降低治理成本。

A cadmium passivator for tobacco planting soil and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种植烟土壤镉钝化剂及其制备方法
本专利技术涉及土壤改良
，特别地，涉及一种植烟土壤镉钝化剂及其制备方法。
技术介绍
烟草是我国重要的经济作物之一，由于长期连作和连续施用化肥的重用轻养发展模式，使得烟田土壤环境恶化，土壤质量下降，影响了土地资源的有效、持续利用，导致烟叶质量和工业可用性降低及种烟效益下降，已经成为限制烤烟生产的重要因素，故植烟土壤改良迫在眉睫。随着工业的发展，镉在工业生产中运用广泛，一些企业随意排放工业污水，含镉污水在渗透到地下水层之前，需要经过大量土壤层，土壤层将废水中的镉吸附，造成严重的重金属污染，重金属污染能够富集于生物体内，并将重金属转化为毒性更强的金属有机化合物。而烟草是一种易于累积重金属的植物，尤其是易吸收土壤中的镉，富集在叶片中，富集系数可达到5～10倍。烟草作为一种特殊需求品，烟草燃烧后其中含有的各种重金属元素会随着主流烟气进入人体，烟草中含有的过量重金属会直接影响人体健康，通过食物链的生物富集放大作用，这些重金属元素蓄积在人体某些器官中，会造成慢性中毒。目前解决烟草镉污染的方法主要是针对土壤实施农业生态工程措施，在受到镉污染的土壤上施用各种改良剂，例如施用凹凸棒土等无机改良剂或者牛粪等无机肥，但是这些方法仅仅适用于污染比较严重的土壤，而且操作繁琐，易于影响土质，对于大面积改善植烟土壤收获甚微。还有一些植物修复的方法，即在受污染土壤上种植一些重金属超富集的植物，例如黑麦草等，来净化土壤，但是这种方法处理时间长、见效慢，还会影响到烟草的种植周期，使土壤的生产价值受到影响。至于目前报道的热处理、电化法等物理方法，一次性投入高，很难在日常作业中推广应用。近年来出现的镉钝化剂与上述处理方法相比，无疑是一种特别方便且高效的镉污染处理手段，但遗憾的是，现有的镉钝化剂无法长期持效，且对植烟土壤中有效态镉的降低量有限，并且往往需要较大的施用量，治理成本较高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种植烟土壤镉钝化剂及其制备方法，以解决现有的镉钝化剂无法长期持效、对植烟土壤中有效态镉的降低量有限、治理成本高等技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种植烟土壤镉钝化剂的制备方法，是以发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇为主要原料制成混合料，经浸渍处理，造粒，即得所述的一种植烟土壤镉钝化剂；其中，发酵料是利用烟草茎杆、蘑菇渣、荷塘淤泥混合发酵得到，浸渍处理的具体方法是：将聚羟基乙酸与质量浓度10～12％聚乙烯醇水溶液搅拌混匀，快速加入预先加热至熔融的歧化松香，在超声波振荡作用下倒入所述混合料，继续超声波振荡30～40分钟即可。优选的，混合料的制备方法如下：将二巯基丙醇均匀浇淋至发酵料表面，搅拌混匀，然后倒入预先混匀的富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠，再次搅拌混匀即可。优选的，发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇的质量比为100：5～8：20～30：15～20：6～10：8～12：9～15。优选的，发酵料的制备方法如下：烟草茎杆粉碎后，与蘑菇渣、荷塘淤泥混合搅匀，以塑料薄膜覆盖，堆沤发酵2～3天，揭开塑料薄膜，自然风干即可。进一步优选的，烟草茎杆粉碎至100～200目。优选的，烟草茎杆、蘑菇渣和荷塘淤泥的质量比为20～30：10～15：100。优选的，聚羟基乙酸、聚乙烯醇水溶液、歧化松香和混合料的质量比为1：3～4：0.002～0.004：0.1～0.2。优选的，预先加热至熔融的歧化松香在30秒内快速加入。优选的，造粒的具体方法是：喷浆造粒，制成粒径2～3mm的颗粒，干燥，即得。进一步优选的，干燥的具体方法是：以10～12℃/min的降温速率冷冻至-50～-60℃，使颗粒中的水分结晶，然后在保持高真空的条件下，以0.4～0.5℃的升温速率升温至室温(25℃)，使得颗粒彻底干燥。在此干燥过程中，表面形成微孔。本专利技术还提供了利用上述制备方法得到的一种植烟土壤镉钝化剂。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇为主要原料制成混合料，经浸渍处理，造粒，得到一种植烟土壤镉钝化剂，混合料中各组分或与镉螯合，或与镉形成沉淀，有效降低了植烟土壤中有效态镉的含量，浸渍处理对混合料起到包覆负载作用，混合料中的组分随着时间的推移缓慢释放，有效延长了持效时间，并大大降低了施用量，降低治理成本。发酵料是利用烟草茎杆、蘑菇渣、荷塘淤泥混合发酵得到，一方面实现了废弃物再利用，符合绿色环保的理念，另一方面，营养成分丰富，有助于改善植烟土壤的理化性质，有利于土壤改良，同时，发酵过程中产生的大量微生物可固定植烟土壤中有效态镉，降低植烟土壤中有效态镉的含量。其中，烟草茎杆含有纤维素、烟碱、有机酸类、醛酮类、萜烯类、酯醇类等，蘑菇渣含有丰富的粗蛋白、粗脂肪和氮浸出物，营养丰富，对镉有吸附和固定作用，荷塘淤泥中含有丰富的微生物，发酵操作有助于烟草茎杆、蘑菇渣中的有机质降解，同时也促进了微生物迅速生长繁殖。烟草茎杆、蘑菇渣、荷塘淤泥三者混合发酵，通过发酵过程中微生物的繁衍对植烟土壤中有效态镉起到固定作用，发酵过程是物料流转和微生物生长繁殖的过程，烟草茎杆与蘑菇渣营养成分互有补充，两者共同为荷塘淤泥中微生物生长繁殖提供足够的营养支持，倘若某一组分缺失会直接影响微生物的充分生长繁殖，微环境中微生物数量不够，对植烟土壤中有效态镉含量的降低作用有限。荷塘淤泥的用量最大，保证微生物初始数量，烟草茎杆用量比蘑菇渣用量略大，这是因为烟草茎杆中的纤维素可为微生物生长繁殖提供尽量多的碳源。在混合料中，二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇、磷酸二氢钾、硫化钠通过螯合或沉淀作用对植烟土壤中有效态镉起到降低作用，它们共同引入的意义在于，体系环境的变化会影响螯合或沉淀作用的进行，本申请选择的这四种组分可以充分互补，保证随着体系环境的变化总有螯合或沉淀反应的进行，从而保证有效态镉的充分降低。缺少任意一个，都可能在某一特定的体系环境中出现空白，即不能发挥螯合或沉淀作用。二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇起到螯合镉的作用，其中，二乙基二硫代氨基甲酸钠通过两个硫原子与镉离子螯合，或者使用两个硫原子之一作为单齿配体或桥接配体，二巯基丙醇含有两个活性巯基，与镉离子亲和力大，体系中高浓度的镉离子优先与二乙基二硫代氨基甲酸钠配位螯合，浓度变低时含有高活性巯基的二巯基丙醇接着与镉离子络合；磷酸二氢钾、硫化钠可与镉形成沉淀，由于沉淀物磷酸镉或硫化镉的Ksp不同，前者比后者的Ksp小，理论上讲更容易生成，倘若在强还原条件下则优先生成硫化镉沉淀；富里酸、蒽醌-2-磺酸钠有助于将电子传递给磷酸二氢钾、硫化钠等，这是因为富里酸、蒽醌-2-磺酸钠含有大量酚基、羟基、醌基等，都是参与电子传递的重要反应位点，可充当电子穿梭体，从而促进络合和沉淀反应的进行，对植烟土壤中有效态镉的降低起到促进作用。本专利技术的镉钝化剂施入后，络合反应和沉淀反应根据土壤环境的不同或有某一种优先进行的情况，但是整体来说，络合反应和沉淀反应均会发生，而且，随着体系环境随反应进行发生的变化也会不断发生反应优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植烟土壤镉钝化剂的制备方法，其特征在于，是以发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌‑2‑磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇为主要原料制成混合料，经浸渍处理，造粒，即得所述的一种植烟土壤镉钝化剂；其中，发酵料是利用烟草茎杆、蘑菇渣、荷塘淤泥混合发酵得到，浸渍处理的具体方法是：将聚羟基乙酸与质量浓度10～12％聚乙烯醇水溶液搅拌混匀，快速加入预先加热至熔融的歧化松香，在超声波振荡作用下倒入所述混合料，继续超声波振荡30～40分钟即可。

【技术特征摘要】
1.一种植烟土壤镉钝化剂的制备方法，其特征在于，是以发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇为主要原料制成混合料，经浸渍处理，造粒，即得所述的一种植烟土壤镉钝化剂；其中，发酵料是利用烟草茎杆、蘑菇渣、荷塘淤泥混合发酵得到，浸渍处理的具体方法是：将聚羟基乙酸与质量浓度10～12％聚乙烯醇水溶液搅拌混匀，快速加入预先加热至熔融的歧化松香，在超声波振荡作用下倒入所述混合料，继续超声波振荡30～40分钟即可。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，混合料的制备方法如下：将二巯基丙醇均匀浇淋至发酵料表面，搅拌混匀，然后倒入预先混匀的富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠，再次搅拌混匀即可。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，发酵料、富里酸、磷酸二氢钾、硫化钠、蒽醌-2-磺酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二巯基丙醇的质量比为100：5～8：20～30：15～20：6～10：8～12：9～15。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙凯泽工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43