一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备和应用制造技术

本发明专利技术属于土壤改良技术领域，提供了一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备和应用；该土壤改良剂，包括以下重量分数的原料：硫磺15‑20％、有机物料28‑43％、氮8‑18％、磷8‑18％、壳聚糖‑海藻酸钠水凝胶10‑20％、防粘剂1‑3％；本发明专利技术所述土壤改良剂应用于河流冲积平原、低平盆地、河流沿岸以及湖滨周围等地表水分蒸发相对强烈，水分易散失，盐分容易积聚，重金属含量超标的砂质、壤质和粘质土壤上种植作物，能够改良重金属污染土壤，降低土壤碱性，有利于作物对钾、磷和其他营养元素的吸收，提高作物的光合作用、有利于作物的生长，提高作物的产量。

Preparation and application of a soil improver for alkaline soil improvement and passivation of heavy metals

【技术实现步骤摘要】
一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备和应用
本专利技术属于土壤改良
，特别涉及一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备和应用。
技术介绍
水凝胶中含有-COOH、-OH、-NH2和-C＝O等多种官能团，可以与重金属离子形成有机-金属络合物，从而降低土壤固相对重金属离子的吸附，增加重金属水溶性和移动性。同时水凝胶还具有缓冲pH值的作用，从而影响土壤溶液的化学性质。硫是植物需要量较多的必需营养元素之一，被认为仅次于氮、磷、钾，有重要的生理、生化作用。硫磺含S量高且成本低，但本身不能被作物直接吸收利用，需氧化成硫酸根后才有效。其优点是不易被淋失，肥效持续时间长；硫磺亦可以改良盐碱土，硫磺施入土壤之后，通过化学和生物过程被氧化，硫酸根离子能被植物吸收，氧化过程释放的氢离子能使土壤酸化。目前的土壤改良剂功能较单一，制作复杂，成本高，改良剂本身对环境有污染，改良效果不明显等缺点，因此，有必要开发一种易制作，多功能的天然无污染土壤改良剂。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术的目的在于研发一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂，该土壤改良剂将有机物料、氮、磷制备成颗粒包裹在硫磺内，最外层用壳聚糖-海藻酸钠水凝胶进行包膜，该土壤改良剂中壳聚糖-海藻酸钠水凝胶能够吸附土壤中重金属，降低土壤固相中重金属的含量，硫磺和壳聚糖-海藻酸钠水凝胶协同作用，释放酸性物质改良碱性土壤，此外壳聚糖-海藻酸钠水凝胶能吸收大量的水份，有效改善水分蒸发相对强烈，水分易散失的砂质、壤质和粘质土壤。为实现上述目的，本专利技术提供一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂，包括以下重量分数的原料：硫磺15-20％、有机物料28-43％、氮8-18％、磷8-18％、壳聚糖-海藻酸钠水凝胶10-20％、防粘剂1-3％。其中，所述的壳聚糖-海藻酸钠水凝胶结构式如式(Ⅰ)：其中，n＝100～200；m＝50～100。优选的，该碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂采用以下重量百分比原料制备而成：硫磺20％、有机物料30％、氮15％、磷15％、壳聚糖-海藻酸钠水凝胶19％、防粘剂1％。一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备，包括以下步骤：1)采用以下重量百分比原料制备而成，将30％有机物料、15％氮、15％磷混合，磨碎均匀，制成粒度在100目左右的混合物料，加入密闭反应釜中，搅拌均匀，利用蒸汽加热到100-130℃，调整压力到0.3MP，反应2h，得到无病害菌的有机物料；2)打开密闭反应釜的放料阀门，借助内压把物料排泄至减压反应釜中，保持50-55℃，常压搅拌15分钟，随后在搅拌状态下加入20％硫磺，继续搅拌30分钟，降温至室温；3)加入19％壳聚糖-海藻酸钠水凝胶，搅拌均匀后加入1％防粘剂二次搅拌得到所述碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂。本专利技术一目的是提供一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备。本专利技术再一目的是提供了一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的应用。本专利技术的再一目的降低土壤重金属为：Cu2+，Cr6+，Pb2+，Cd2+，Hg2+。上述土壤改良剂应用于河流冲积平原、低平盆地、河流沿岸以及湖滨周围等地表水分蒸发相对强烈，水分易散失，盐分容易积聚、重金属含量超标的砂质、壤质和粘质碱性土壤种植作物。优选的种植作物为大豆或玉米。所述海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，其分子由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸连接而成。海藻酸钠的水溶液具有较高的黏度，已被用作食品的增稠剂、稳定剂、乳化剂等。海藻酸钠是无毒食品，早在1938年就已被收入美国药典。海藻酸钠含有大量的-COO－，在水溶液中可表现出聚阴离子行为，具有一定的黏附性，在酸性条件下，-COO－转变成-COOH，电离度降低，海藻酸钠的亲水性降低，分子链收缩，pH值增加时，-COOH基团不断地解离，海藻酸钠的亲水性增加，分子链伸展。因此，海藻酸钠具有明显的pH敏感性。海藻酸钠可以在极其温和的条件下快速形成凝胶。所述壳聚糖是从虾壳、蟹壳中分离提取出来的加工产物，溶解后的壳聚糖呈凝胶状态，具有较强的吸附能力。壳聚糖游离氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，壳聚糖可以螯合重金属离子，作为体内重金属离子的排泄剂，是高性能的金属离子捕集剂；壳聚糖由于物理、化学及生物性能良好，对有机溶剂稳定性极好，方便进行二次加工，所以壳聚糖在食品、造纸、印染、环境保护、纺织、水处理、医疗、重金属回收等方面应用前景广阔。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术所述土壤改良剂有利于改善碱性土壤，降低土壤水份蒸发，提高砂质、壤质和粘质土壤田间持水量，增强作物抗旱能力，减少灌水；2、产品采用天然无毒的海藻酸钠-壳聚糖水凝胶当重金属的吸附剂，有效吸附土壤中的重金属，改良重金属污染土壤，是传统重金属吸附剂吸附能力的5倍，水凝胶分解后的产物对环境无污染；3、产品可提高土壤肥力，增加土壤团粒结构、改善碱性盐碱地的pH值，不同剂量的产品作用被重金属污染后的碱性土壤后，种植玉米增产10.6％～25.3％；4、制备简单易行、施用方法简单便利。下面将结合本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。附图说明图1碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂对种植作物吸收土壤重金属的柱状图。图2碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂对土壤重金属含量影响的柱状图。图3碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂对土壤pH的影响的柱状图。图4碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂对作物产量的影响的柱状图。具体实施例子以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1壳聚糖-海藻酸钠水凝胶的合成方法：(1)4.0g壳聚糖溶于100mL去离子水中，然后放入30℃的水浴锅中磁力搅拌，全部分散于水中，逐滴加入2mL冰醋酸溶液，10分钟后，400μL2,3-二羟基丙醛加入上述壳聚糖溶液中，30℃下继续搅拌6h，反应结束后将得到的溶液透析48h，每8h换一次水(透析袋截留分子量为10000)，最后将透析袋里溶液真空干燥成白色固体备用。(2)2.5g海藻酸钠溶于100mL去离子水中，然后放入30℃的水浴锅中磁力搅拌，全部分散于水中，逐滴加入0.5gDCC，30℃搅拌半h，然后加入第一步制成的白色固体2.0g，60℃反应8h，反应结束后将得到的溶液透析48h，每8h换一次水(透析袋截留分子量为10000)，最后将透析袋里溶液真空干燥成蓝色固体式(Ⅰ)。实施例2碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的合成方法：1)采用以下重量百分比原料制备而成，将30％有机物料、15％氮、15％磷混合，磨碎均匀，制成粒度在100目左右的混合物料，加入密闭反应釜中，搅拌均匀，利用蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备，其特征在于，包括以下重量分数的原料：硫磺15-20％、有机物料28-43％、氮8-18％、磷8-18％、壳聚糖-海藻酸钠水凝胶10-20％、防粘剂1-3％；/n其中，所述的壳聚糖-海藻酸钠水凝胶结构式如式(Ⅰ)：/n

【技术特征摘要】
1.一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备，其特征在于，包括以下重量分数的原料：硫磺15-20％、有机物料28-43％、氮8-18％、磷8-18％、壳聚糖-海藻酸钠水凝胶10-20％、防粘剂1-3％；
其中，所述的壳聚糖-海藻酸钠水凝胶结构式如式(Ⅰ)：



其中，n＝100～200；m＝50～100；
一种碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备，其特征在于，所述碱土改良和钝化重金属的土壤改良剂的制备包括以下步骤：
1)采用以下重量百分比原料制备而成，将30％有机物料、15％氮、15％磷混合，磨碎均匀，制成粒度在100目左右的混合物料，加入密闭反应釜中，搅拌均匀，利用蒸汽加热到100-130℃，调整压力到0.3MP，反应2h，得到无病害菌的有机物料；
2)打开密闭反应釜的放料阀门，借助内压把物料排泄至减压反应釜中，保持50-55℃，常压搅拌15分钟，随后在搅拌状态下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世伟，
申请(专利权)人：王世伟，
类型：发明
国别省市：广东;44