一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，包括如下步骤：将含有秸秆的农作物废弃物晾干，粉碎，在磷酸溶液中浸泡，过滤，干燥至恒重，在氮气保护下进行碳化，自然冷却至室温，得到预处理秸秆a；将预处理秸秆、粘土研磨，过筛，在磷酸溶液中搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到预处理秸秆b；氮气保护下，将预处理秸秆b、有机硅甜菜碱表面活性剂、水搅拌均匀，加入硫酸亚铁溶液继续搅拌，搅拌状态下滴加磷酸钠溶液，继续搅拌，过滤，洗涤，加入水溶性胶黏剂搅拌，造粒，焙烧，冷却得到复合处理剂；水稻种植前，对土地进行深松整地，再将复合处理剂施撒在土壤表面，接着进行旋耕，然后种植水稻。

A method of using waste straw to repair heavy metal pollution in rice field

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法
本专利技术涉及重金属污染修复
，尤其涉及一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法。
技术介绍
随着近几十年我国工业化、城市化进程的快速发展，农田土壤重金属污染问题日益突出。我国土壤污染状况调查结果显示，2018年遭受金属不同程度污染土地3.8×107hm2，占全国总耕面积的32％，砷、铅、镉、汞等重金属是对动植物均有毒害作用的环境污染物，其在稻田土壤—水稻体系中具有很强的迁移性，这类重金属污染不仅影响着水稻产量，还容易在稻米中富集，严重影响稻米的卫生品质和营养品质，被人们食用后，对人体健康造成严重的潜在威胁。我国土壤环境总比不好，部分地区，土壤污染严峻，中国土壤的首要污染物为镉。近年来，随着社会飞速发展，水稻种植过程中重金属污染特别是镉的污染日益严重，已成为亟待解决的环境问题。稻田土壤重金属污染不仅对水稻产生毒害作用，降低水稻的产量和质量，而且可通过土壤－作物－食物的迁移方式被人体吸收进而危害人体健康，因此对重金属污染稻田土壤进行治理刻不容缓。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，操作简便，成本低廉，实现了农村废弃物资源化利用，并可实现在重金属污染土壤中种植水稻，达到边生产边修复的效果，同时能提高土壤肥力。一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，包括如下步骤：S1、将含有秸秆的农作物废弃物晾干，粉碎，在浓度为15-22wt％的磷酸溶液中浸泡20-40h，浸泡温度为60-80℃，过滤，干燥至恒重，在氮气保护下进行碳化，以2-4℃/min的速度升至200-400℃，保温10-15min，继续以14-18℃/min的速度升温至600-650℃，保温30-40min，继续以4-6℃/min的速度升温至700-740℃，保温10-15min，自然冷却至室温，得到预处理秸秆a；S2、将预处理秸秆、粘土研磨，过筛，在浓度为15-22wt％的磷酸溶液中搅拌，搅拌温度300-400℃，过滤，洗涤，干燥，得到预处理秸秆b；S3、氮气保护下，将预处理秸秆b、有机硅甜菜碱表面活性剂、水搅拌均匀，加入浓度为4-4.6g/L硫酸亚铁溶液继续搅拌，搅拌状态下滴加浓度为4.5-5g/L磷酸钠溶液，继续搅拌，过滤，洗涤，加入水溶性胶黏剂搅拌，搅拌温度40-50℃，造粒，200-240℃焙烧1-2h，冷却得到复合处理剂；S4、水稻种植前，对土地进行深松整地，再将复合处理剂施撒在土壤表面，接着进行旋耕，然后种植水稻。优选地，S1中，粉碎至粒径为10-16mm。优选地，S1中，含有秸秆的农作物废弃物包括：甘蔗渣、椰子壳、稻壳、麦壳中至少一种和水稻秸秆、小麦秸秆。优选地，S2中，预处理秸秆、粘土的重量比为10：1-4。优选地，S2中，粘土为膨润土、凹凸棒石粘土、高岭土中至少一种。优选地，S2中，研磨时间为6-10min，研磨速度为10000-12000r/min，研磨压力为0.12-0.18MPa，研磨后过80-120目筛。优选地，S2中，预处理秸秆b的孔容为0.4-0.48cm3/g。优选地，S3中，预处理秸秆b、有机硅甜菜碱表面活性剂、硫酸亚铁溶液、磷酸钠溶液、水溶性胶黏剂的质量比为50-100：1-5：30-40：30-40：1-4。优选地，S3中，水溶性胶黏剂为羧甲基纤维素、脲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛中至少一种。优选地，S3中，所得复合处理剂的粒径为5-10mm，含水率≤5％，落粉率≤1％。优选地，S3中，水溶性胶黏剂为羧甲基纤维素、脲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛中至少一种。优选地，S4中，复合处理剂施撒量为90-110kg/亩。优选地，S4中，旋耕深度为18-22cm。本专利技术技术效果如下：(1)本专利技术实现了农村废弃物资源化利用，对含有重金属离子的土壤进行吸附后，不仅吸附牢固，而且能改善土壤理化性质，调节土壤pH，提高土壤肥力，能够促进水稻的生长与结实，实现在重金属污染土壤中种植水稻并达到边生产边修复的效果，本专利技术物料低廉、来源广泛，能够有效地降低了土壤修复成本，是一种绿色环保的重金属污染修复技术。(2)本专利技术采用含有秸秆的农作物废弃物作为主要原料，与粘土复配可形成多级孔隙结构，然后与磷酸亚铁结合，磷酸亚铁充分接枝在多级孔隙的内部与表面，使所得复合处理剂的表面含有负电荷及丰富的含氧官能团，能牢固地吸附金属阳离子，而且亚铁离子析出极少，可避免产生二次污染，同时有机质含量很高，其丰富的多级孔隙结构有利于保持水稻田中的营养和水分，增加水稻的产量。(3)本专利技术经过试验验证，在污染土壤的修复试验中，其对多种重金属离子具有极好的吸附效果，尤其是对镉、砷的吸附效率极高，本专利技术通过控制硫酸亚铁与磷酸钠的加入量，并在水溶性胶黏剂的配合下制粒并进行焙烧，获得的吸附材料相当于未成球并焙烧材料对镉吸附容量的至少2倍，土壤中有效态镉含量降低程度可达80％。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，包括如下步骤：S1、将50kg水稻秸秆、20kg小麦秸秆、30kg甘蔗渣晾干，送入粉碎机中粉碎至粒径为10mm，在浓度为22wt％的磷酸溶液中浸泡20h，浸泡温度为80℃，过滤，送入烘箱中在温度60℃干燥至恒重，送入炭化炉中，在氮气保护下，以4℃/min的速度升至200℃，保温15min，继续以14℃/min的速度升温至650℃，保温30min，继续以6℃/min的速度升温至700℃，保温15min，自然冷却至室温，得到预处理秸秆a；S2、将100kg预处理秸秆、4kg膨润土送入碾磨机中研磨6min，研磨速度为10000r/min，研磨压力为0.18MPa，过80目筛，在浓度为22wt％的磷酸溶液中搅拌20min，搅拌温度400℃，搅拌速度为200r/min，过滤，洗涤，干燥，得到孔容为0.40cm3/g的预处理秸秆b；S3、氮气保护下，将50kg预处理秸秆b、5kg有机硅甜菜碱表面活性剂、200kg水搅拌均匀，加入40kg浓度为4g/L硫酸亚铁溶液继续搅拌20min，搅拌状态下滴加30kg浓度为5g/L磷酸钠溶液，继续搅拌10min，过滤，洗涤，加入4kg聚乙烯醇缩甲醛搅拌5min，搅拌温度50℃，然后送入旋转式自动成球机中造粒成型，在温度200℃焙烧2h，降温，得到复合处理剂；所得复合处理剂的粒径为5mm，含水率为3.9％，落粉率为0.93％；S4、水稻种植前，对土地进行深松整地，再将复合处理剂按110kg/亩施撒在土壤表面，接着进行旋耕，旋耕深度为18cm，然后种植水稻。实施例2一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，包括如下步骤：S1、将30kg水稻秸秆、40kg小麦秸秆、15kg稻壳、15kg麦壳晾干，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将含有秸秆的农作物废弃物晾干，粉碎，在浓度为15-22wt％的磷酸溶液中浸泡20-40h，浸泡温度为60-80℃，过滤，干燥至恒重，在氮气保护下进行碳化，以2-4℃/min的速度升至200-400℃，保温10-15min，继续以14-18℃/min的速度升温至600-650℃，保温30-40min，继续以4-6℃/min的速度升温至700-740℃，保温10-15min，自然冷却至室温，得到预处理秸秆a；/nS2、将预处理秸秆、粘土研磨，过筛，在浓度为15-22wt％的磷酸溶液中搅拌，搅拌温度300-400℃，过滤，洗涤，干燥，得到预处理秸秆b；/nS3、氮气保护下，将预处理秸秆b、有机硅甜菜碱表面活性剂、水搅拌均匀，加入浓度为4-4.6g/L硫酸亚铁溶液继续搅拌，搅拌状态下滴加浓度为4.5-5g/L磷酸钠溶液，继续搅拌，过滤，洗涤，加入水溶性胶黏剂搅拌，搅拌温度40-50℃，造粒，200-240℃焙烧1-2h，冷却得到复合处理剂；/nS4、水稻种植前，对土地进行深松整地，再将复合处理剂施撒在土壤表面，接着进行旋耕，然后种植水稻。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将含有秸秆的农作物废弃物晾干，粉碎，在浓度为15-22wt％的磷酸溶液中浸泡20-40h，浸泡温度为60-80℃，过滤，干燥至恒重，在氮气保护下进行碳化，以2-4℃/min的速度升至200-400℃，保温10-15min，继续以14-18℃/min的速度升温至600-650℃，保温30-40min，继续以4-6℃/min的速度升温至700-740℃，保温10-15min，自然冷却至室温，得到预处理秸秆a；
S2、将预处理秸秆、粘土研磨，过筛，在浓度为15-22wt％的磷酸溶液中搅拌，搅拌温度300-400℃，过滤，洗涤，干燥，得到预处理秸秆b；
S3、氮气保护下，将预处理秸秆b、有机硅甜菜碱表面活性剂、水搅拌均匀，加入浓度为4-4.6g/L硫酸亚铁溶液继续搅拌，搅拌状态下滴加浓度为4.5-5g/L磷酸钠溶液，继续搅拌，过滤，洗涤，加入水溶性胶黏剂搅拌，搅拌温度40-50℃，造粒，200-240℃焙烧1-2h，冷却得到复合处理剂；
S4、水稻种植前，对土地进行深松整地，再将复合处理剂施撒在土壤表面，接着进行旋耕，然后种植水稻。


2.根据权利要求1所述利用废弃秸秆在修复水稻田重金属污染的方法，其特征在于，S1中，含有秸秆的农作物废弃物包括：甘蔗渣、椰子壳、稻壳、麦壳中至少一种和水稻秸秆、小麦秸秆；粉碎至粒径为10-16mm。


3.根据权利要求1所述利用废弃秸秆在修复水稻田重金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：马友华，余欢欢，窦春英，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34