一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂及其制备制造技术

本发明专利技术提出了一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂及其制备，该土壤修复剂包括质量比1.5‑2：0.4‑1.0：0.5‑1.5:2‑5的修复基、营养基、溶胶基和水组成，其中，修复基包括以下组份：预制载体、氮化镁、乙二胺四乙酸二钠镁，其中预制载体为质量比1:1‑2的铁尾矿、机制炭复合物；营养基包括以下组份：甘蔗渣、发酵饼肥、葡聚烯糖；溶胶基包括氨基粘土、偏硅酸钠，本发明专利技术通过合理的预制和复配，对原料进行精选配比、协同作用，有效提高了土壤修复剂对多种重金属的吸附效率，且有效成分缓释性强，吸附作用有效周期延长了3倍以上，同时还具有优异的土壤结构和营养改良性，多管齐下，显著提高了土壤成分的综合质量，种植效益明显提高。

A slow release soil remediation agent for arsenic and cadmium pollution and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂及其制备
本专利技术涉及土壤修复剂
，具体涉及一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂及其制备。
技术介绍
中国人口众多，粮食战略安全一直是头号国策。同时伴随着的是耕地面积有限，种植效率低下，很难实现轮作。为了保证水稻增产，不得不逐年增加化肥用量。但现有化肥容易导致土壤板结、在土壤内的有效性很低，长期使用化肥导致水稻田内的土壤板结，土壤透气性下降，有机质匮乏，肥力衰退，土壤次生盐渍化及酸化。营养元素失衡造成农作物生育受阻，生育状况变差，产量降低，品质变劣，从此恶性循环。再加之近年来工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用等，某些地区重金属严重超标，使得土壤与地下水资源质量不断下降。而且在酸性条件下，土壤中重金属的溶解度增大，有效性提高，对农产品与水资源产生污染，使得作物产量和品质大大降低，甚至在某些地区发生了大米镉超标事件。另外，我国土壤砷污染也是日益严重，砷是一种原生质毒物类非金属元素，土壤中的砷主要通过土壤-植物系统迁移，并最终经食物链进入人体而危害健康。砷不像有机污染物那样可被自然降解，也就难以通过自然净化的方式去除。因此对于砷污染的土壤，必须进行人工治理与修复。目前常采用的方法包括物理方法、化学方法和生物学方法，以达到固定、隔离、降低毒性和提取砷的目的。其中，固定稳定化技术属于最常用的砷污染土壤治理技术，通过施加固化剂以改变砷在土壤或废弃物中的存在形态，通过吸附或沉淀作用使其固定在土壤中，降低砷的活性，减少在土壤中的迁移性和生物可利用性。工程实践中常用的固化剂属于凝硬态材料，如水泥、石灰、飞灰，铁氧化物材料、钢渣或是泥浆状聚合物。工艺中还需要使用添加剂或者预处理工艺，其中包括pH值调节剂、硫酸铁、过硫酸盐等试剂的添加，或是采用燃烧化学氧化预处理技术，以使砷化合物转化为更稳定难溶的形态。该工艺常用于原位砷污染土壤修复，能大大降低成本，将化学沉淀剂、pH值调节剂和化学氧化剂以溶液的形式注入土壤，工程实例中就采用过Fe(II)、石灰石、高锰酸钾的组合溶液进行砷污染土壤的修复。但是固化方法需要大量的固化剂，容易对土壤造成破坏，一般用于砷污染严重的小面积土壤修复。当下，土壤重金属污染的问题，已然是研究的热点也是急需改善的重点问题，但现下土壤修复剂仍存在有效修复周期短、残留率大、对土壤营养流失率大等问题，极大的限制了土壤修复剂的应用，综合效果仍不能满足需求，需要进一步的完善和提高。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂及其制备，通过合理的预制和复配，对原料进行精选配比、协同作用，有效提高了土壤修复剂对多种重金属的吸附效率，且有效成分缓释性强，吸附作用有效周期延长了3倍以上，同时还具有优异的土壤结构和营养改良性，多管齐下，显著提高了土壤成分的综合质量，种植效益明显提高。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂，包括质量比1.5-2：0.4-1.0：0.5-1.5:2-5的修复基、营养基、溶胶基和水组成，其中，修复基包括以下组份：预制载体、氮化镁、乙二胺四乙酸二钠镁，其中预制载体为质量比1:1-2的铁尾矿、机制炭复合物；营养基包括以下组份：甘蔗渣、发酵饼肥、葡聚烯糖；溶胶基包括氨基粘土、偏硅酸钠。优选的，所述铁尾矿选用高硅型铁尾矿，其中硅含量为65-68wt％，铁含量为8-10wt％；所述机制炭选用木屑或作物秸秆碎料高温压制炭化，其比表面积为400-420m2/g。优选的，所述预制载体制备方法为：按质量比取料，将铁尾矿、机制炭先粉碎过200-250目筛，然后将铁尾矿置于5wt％聚乙二醇水溶液中，机械1000-1500rpm高速混合20-60min,过滤，60℃热风干燥；将干燥后的铁尾矿与机制炭在N2/O2混合气氛下二次研磨至过300目筛，然后置于惰性气氛中加压保温处理1-3h，即得。优选的，N2/O2混合气氛中N2：O2体积比为5:1；惰性气氛中加压保温具体为N2或N2/Ar混合气氛围，压力0.28-0.3MPa，温度250-400℃。优选的，所述营养基内还包括水草浆、精氨酸，所述溶胶基内还包括金云母、海藻酸。优选的，所述修复剂中各原料重量份数为：预制载体15-20份、氮化镁3-5份、乙二胺四乙酸二钠镁2-6份；所述营养基中各原料重量份数为：甘蔗渣10-15份、发酵饼肥8-10份、葡聚烯糖2-7份、水草浆0-5份、精氨酸0-0.1份；所述溶胶基中各原料重量份数为：氨基粘土10-15份、偏硅酸钠2-3份、金云母0-4份、海藻酸0-2份。优选的，所述修复基制备方法为按重量份取料，将乙二胺四乙酸二钠镁、氮化镁在搅拌条件下依次加入预制载体中，45-60℃保温至少60min即可；所述营养基制备方法为按重量份取料，将发酵饼肥与甘蔗渣共混，在30℃、75％湿度条件下堆放24-30h，然后将剩余物料混合均匀后加入其中，整体搅拌混匀，继续在30℃、75％湿度条件下堆放1-2d，即可；所述溶胶基制备方法为按重量份取料，在常温下均匀共混即可。优选的，砷镉污染用缓释型土壤修复剂，制备方法如下：1)按质量比取料，将溶胶基至少分2次加入水中，70-75℃搅拌混合30-60min，得混料一备用；2)将修复基与营养基等分递进式混合，然后送入反应釜内，保温加压处理60-90min，取出后真空冷冻干燥，破碎得混料二；3)将混料二至少分2次在搅拌条件下加入混料一中，然后向其中通入N2/NH3混合气，45-50℃搅拌处理2-6h，取出超临界干燥，破碎成粉料即可。优选的，步骤2)中等分递进式混合具体为将修复基、营养基对应均分至少3份，然后相应等份共混，最后整体共混；保温加压具体为0.5-0.6MPa、70℃。优选的，步骤3)中N2/NH3混合气中N2、NH3两者通入量分别为0.8L/h、0.2L/h；所得粉料粒径为微米级。由于采用上述的技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过合理的预制和复配，对原料进行精选配比、协同作用，有效提高了土壤修复剂对多种重金属的吸附效率，且有效成分缓释性强，吸附作用有效周期延长了3倍以上，同时还具有优异的土壤结构和营养改良性，多管齐下，显著提高了土壤成分的综合质量，种植效益明显提高。相较于传统的重金属吸附，本专利技术将吸附材料与营养成分复合制备，在对重金属进行固化的同时释放营养元素，对土壤改良效果更佳。修复剂采用铁尾矿和机制炭为载体基体，原料来源广、成本低，符合持续发展的理念，且在载体制备过程中先进行机械活化辅以试剂改性，然后以氮、氧、氩气进行热处理，大大提高了载体原料的吸附能力，且对空间孔隙具有良好的结构稳固和强化效果，整体抗压强度提高、比表面积增大，部分氧分子的残留与后期溶胶基中硅酸基的结合，显著提高了三维稳定性、包覆均匀性和吸附效果，对土壤的保水、疏松也具有良好的促进作用，有利于土壤中重金属和有效成分的交替更换。添加的氮化镁在未与溶胶基、水共混前，负载掺混于预制载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于：包括质量比1.5-2：0.4-1.0：0.5-1.5:2-5的修复基、营养基、溶胶基和水组成，其中，修复基包括以下组份：预制载体、氮化镁、乙二胺四乙酸二钠镁，其中预制载体为质量比1:1-2的铁尾矿、机制炭复合物；营养基包括以下组份：甘蔗渣、发酵饼肥、葡聚烯糖；溶胶基包括氨基粘土、偏硅酸钠。/n

【技术特征摘要】
1.一种砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于：包括质量比1.5-2：0.4-1.0：0.5-1.5:2-5的修复基、营养基、溶胶基和水组成，其中，修复基包括以下组份：预制载体、氮化镁、乙二胺四乙酸二钠镁，其中预制载体为质量比1:1-2的铁尾矿、机制炭复合物；营养基包括以下组份：甘蔗渣、发酵饼肥、葡聚烯糖；溶胶基包括氨基粘土、偏硅酸钠。


2.根据权利要求1所述的砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于：所述铁尾矿选用高硅型铁尾矿，其中硅含量为65-68wt％，铁含量为8-10wt％；所述机制炭选用木屑或作物秸秆碎料高温压制炭化，其比表面积为400-420m2/g。


3.根据权利要求2所述的砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于，所述预制载体制备方法为：按质量比取料，将铁尾矿、机制炭先粉碎过200-250目筛，然后将铁尾矿置于5wt％聚乙二醇水溶液中，机械1000-1500rpm高速混合20-60min,过滤，60℃热风干燥；将干燥后的铁尾矿与机制炭在N2/O2混合气氛下二次研磨至过300目筛，然后置于惰性气氛中加压保温处理1-3h，即得。


4.根据权利要求3所述的砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于：N2/O2混合气氛中N2：O2体积比为5:1；惰性气氛中加压保温具体为N2或N2/Ar混合气氛围，压力0.28-0.3MPa，温度250-400℃。


5.根据权利要求1所述的砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于：所述营养基内还包括水草浆、精氨酸，所述溶胶基内还包括金云母、海藻酸。


6.根据权利要求5所述的砷镉污染用缓释型土壤修复剂，其特征在于，所述修复剂中各原料重量份数为：预制载体15-20份、氮化镁3-5份、乙二胺四乙酸二钠镁2-6份；所述营养基中各原料重量份数...

【专利技术属性】
技术研发人员：万海燕，
申请(专利权)人：安徽江赫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34