一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法，包括下述步骤：按一定比例，将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别同时加入专用的全返混液膜反应器中，经液体分布器分散后，在转子与定子之间的缝隙处充分混合，经出料口排出到晶化釜晶化，制得颗粒尺寸在20nm～5μm之间的纯度达99.9％以上的矿化剂粉体。本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术制备的矿化剂能吸附农田土壤中的重金属离子，将重金属离子稳定固化在矿化剂中，使其失去活性，同时，本发明专利技术选用的原料为氯化钙、铝酸钙、氧化铝和氢氧化钙，均为常见的原料，因而原料易得，进而大大降低了矿化剂的制备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法
本专利技术涉及土壤修复领域，特别涉及一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法。
技术介绍
土壤是一种非常重要的自然资源，也是一个国家农业发展的基础。土壤作为农业的根本，是人类赖以生存的基本原料的来源。重金属污染土壤的修复是现今的一大难题，而其中的重金属主要指的是Cd、Pb、Cr、Zn、Hg和类金属As等几种生物毒性显著的元素，以及Mn、Ni、Cu等常见元素。由于重金属污染具有普遍性、隐蔽性或潜伏性、不可逆性、间接危害性与表聚性的特点，它可以通过食物链不断在生物体内富集，最终到达食物链顶端，在人体内蓄积从而危害人类的健康，因此土壤重金属污染日益引起人们的关注。据统计，我国遭受不同程度重金属污染的耕地面积已接近2×105km2，约占耕地总面积的15％，每年因重金属污染导致的粮食减产超过1.0×107t，被重金属污染的粮食多达1.2×107t，合计经济损失至少200亿元。据了解，当今面积最广、危害最大的环境问题之一是重金属污染。土壤重金属污染给农业种植、土壤肥力和作物的产量与品质带来了诸多不利影响的同时，生态环境以及人类的生命健康也受到了巨大的威胁，如由有机汞引起的日本的水俣病就是典型的例证。由于生物效应和重金属污染毒性机理的复杂特性，重金属污染一直是当前研究的热点。因此，为了环境质量能够得到更大的改善，人类能够更好的生存，我们需要顺应环境可持续发展的趋势，对重金属污染的土壤进行大规模治理和生态修复。现有处理方法主要有：客土/换土法：客土法和换土法有需要损耗大量的财力与人力的缺点，所以，其只适用于重污染区的小面积土壤的治理。矿物吸附法：其工程量较大、投资费用高，且破坏土壤结构，使土壤肥力随之下降，并且还要处理换出的污土。洗淋法：洗淋法能够方便的进行回收处理，但是对被重金属污染土壤进行浸提后，土壤中钾、钙、镁、铁、锰等几种营养元素的含量将减少，其中部分营养元素的有效性也随之降低，并且工程量大。生物修复法：生物修复的效果较好，且容易操作，但其修复周期较长，且植物对重金属的吸收由于环境浓度的差异较大而存在被动吸收。所以该技术目前还处于试验和示范阶段。重金属离子矿化法：将产品直接喷洒到受污染的土地表面，药剂自然渗透和重金属离子反应，生产不溶于水、酸碱的稳定化合物，起到矿化作用，使得重金属离子不迁移。经检索，专利CN104962292A公开了开一种用于处理土壤重金属离子的矿化剂及其合成方法，矿化剂的重量份数配比为5-15份甲基乙烯基醚，10-20份马来酸酐，20-30份乙酸乙酯，5-8份过硫酸钠，0.05-0.1份过氧化十二酰，5-8份磷酸二氢铵，5-8份硫代硫酸钠，10-20份碳酸钠，10-30份水。该专利研制的重金属离子矿化剂，针对重金属离子具有很好矿化能力，可广泛应用于被重金属离子污染的农田、工业场地、戈壁、沙漠等地，还可用于含有重金属离子的生活污泥、工业污泥以及油田中的钻井废液和含油污泥等的治理和修复，是一种绿色环保的药剂。但上述专利仍然存在一定的缺陷：用于处理土壤重金属离子的矿化剂，其制备的原料成分相对较多，且一些原料成本相对较高，使得制备成本相对较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种矿化能力好、制备成本低的农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法，其创新点在于：包括下述步骤：S1配料：首先，称取一定量的制备矿化剂所需的氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水原料；S2混料：然后，将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别同时加入专用的全返混液膜反应器，进行混合，得到混合浆液，所述全返混液膜反应器包括一反应壳体，该反应壳体由上壳体、下壳体连接而成，其中上壳体做为定子，在下壳体内安装有与定子相配合的转子，转子由一电机驱动进行转动，所述转子呈锥形状，在定子靠近下壳体的一侧的中部位置开有一容转子伸入的锥形状的凹坑，且转子的外表面与定子的凹坑的内壁之间留有间隙，该间隙为容混合浆液通过的通道，在转子的外表面与定子的内壁上还均开有凹槽，在下壳体内位于转子的下方还设置有一隔板，下壳体、隔板与转子的底面共同形成容混合浆液暂存的临时存储腔，在转子的上表面上还设置有一液体分布器，在定子上位于液体分布器的上方还分布数个进液口，在下壳体的侧端位于转子下方、隔板上方还设置有一出料口；将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别从定子的进液口中投入液体分布器中，同时转子开始旋转，转子的转速为4000～10000rpm，使得各个组分充分混合并流入临时存储腔中，得到了混合浆液；S3晶化：最后，将临时存储腔中的混合浆液从下壳体的出料口送至晶化釜晶化，出料口的流量为200～1200kg/h，晶化釜晶化的温度在80～150℃，晶化的时间在8-20h，制得颗粒尺寸在20nm～5μm之间的纯度达99.9％以上的矿化剂粉体。进一步的，所述S1中，氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水的摩尔比为1.12:1.45:1.1:1:1。进一步的，所述S2中，定子、下壳体之间的连接为：定子与下壳体之间通过螺纹连接固定，从而实现定子与转子之间的相对位置的调节，所述定子与下壳体之间还设置有锁紧机构。进一步的，定子与转子之间的相对位置的变化在1～20µm之间调变。进一步的，所述锁紧机构包括顶紧组件与锁定组件，顶紧组件与锁定组件分别有两组，沿着定子或下壳体的外壁依次分布，且顶紧组件与锁定组件间隔分布；所述顶紧组件包括安装在定子外壁上的第一顶紧块、安装在下壳体外壁上的第二顶紧块、顶紧螺栓，在第一顶紧块上具有一容顶紧螺栓穿过的螺纹通孔，第二顶紧块沿着下壳体的圆周外壁延伸，顶紧螺栓穿过螺纹通孔后顶紧在第二顶紧块上；所述锁定组件包括安装在定子外壁上的第一锁定块、安装在下壳体外壁上的第二锁定块、锁定螺栓，在第一锁定块上具有容锁定螺栓穿过的圆形通孔，在第二锁定块上具有容锁定螺栓穿过的腰形通孔，且腰形通孔沿着下壳体的圆周外壁延伸，锁定螺栓依次穿过圆形通孔、腰形通孔后通过螺母、并母螺纹固定。本专利技术的优点在于：本专利技术的制备方法，从共沉淀法制备阴离子层状材料的基本工艺出发，利用晶体化学原理，用全返混液膜反应器，采用强制微观混合技术，两种液体反应物在反应器的转子与定子之间的缝隙处迅速充分混合接触，反应后物质迅速脱离反应器，实现粒子的同时成核、同步生长，从而使材料具有粒子尺寸小和分布均匀的特性，进而通过本专利技术制备方法制备的矿化剂能吸附农田土壤中的重金属离子，将重金属离子稳定固化在矿化剂中，使其失去活性，同时，本专利技术选用的原料为氯化钙、铝酸钙、氧化铝和氢氧化钙，均为常见的原料，因而原料易得，进而大大降低了矿化剂的制备成本。通过严格控制氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水之间的摩尔比，进而使得制备出的矿化剂对重金属离子具有很好矿化能力。对于定子、下壳体之间采用螺纹的方式，从而可实现定子与转子之间的相对间距的调节，以方便液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：/nS1 配料：首先，称取一定量的制备矿化剂所需的氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水原料；/nS2 混料：然后，将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别同时加入专用的全返混液膜反应器，进行混合，得到混合浆液，所述全返混液膜反应器包括一反应壳体，该反应壳体由上壳体、下壳体连接而成，其中上壳体做为定子，在下壳体内安装有与定子相配合的转子，转子由一电机驱动进行转动，所述转子呈锥形状，在定子靠近下壳体的一侧的中部位置开有一容转子伸入的锥形状的凹坑，且转子的外表面与定子的凹坑的内壁之间留有间隙，该间隙为容混合浆液通过的通道，在转子的外表面与定子的内壁上还均开有凹槽，在下壳体内位于转子的下方还设置有一隔板，下壳体、隔板与转子的底面共同形成容混合浆液暂存的临时存储腔，在转子的上表面上还设置有一液体分布器，在定子上位于液体分布器的上方还分布数个进液口，在下壳体的侧端位于转子下方、隔板上方还设置有一出料口；/n将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别从定子的进液口中投入液体分布器中，同时转子开始旋转，转子的转速为4000～10000rpm，使得各个组分充分混合并流入临时存储腔中，得到了混合浆液；/nS3 晶化：最后，将临时存储腔中的混合浆液从下壳体的出料口送至晶化釜晶化，出料口的流量为200～1200kg/h，晶化釜晶化的温度在80～150℃，晶化的时间在8-20h，制得颗粒尺寸在20nm～5μm之间的纯度达99.9％以上的矿化剂粉体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种农田重金属污染土壤修复矿化剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1配料：首先，称取一定量的制备矿化剂所需的氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水原料；
S2混料：然后，将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别同时加入专用的全返混液膜反应器，进行混合，得到混合浆液，所述全返混液膜反应器包括一反应壳体，该反应壳体由上壳体、下壳体连接而成，其中上壳体做为定子，在下壳体内安装有与定子相配合的转子，转子由一电机驱动进行转动，所述转子呈锥形状，在定子靠近下壳体的一侧的中部位置开有一容转子伸入的锥形状的凹坑，且转子的外表面与定子的凹坑的内壁之间留有间隙，该间隙为容混合浆液通过的通道，在转子的外表面与定子的内壁上还均开有凹槽，在下壳体内位于转子的下方还设置有一隔板，下壳体、隔板与转子的底面共同形成容混合浆液暂存的临时存储腔，在转子的上表面上还设置有一液体分布器，在定子上位于液体分布器的上方还分布数个进液口，在下壳体的侧端位于转子下方、隔板上方还设置有一出料口；
将氯化钙、铝酸钙、氧化铝、氢氧化钙和水分别从定子的进液口中投入液体分布器中，同时转子开始旋转，转子的转速为4000～10000rpm，使得各个组分充分混合并流入临时存储腔中，得到了混合浆液；
S3晶化：最后，将临时存储腔中的混合浆液从下壳体的出料口送至晶化釜晶化，出料口的流量为200～1200kg/h，晶化釜晶化的温度在80～150℃，晶化的时间在8-20h，制得颗粒尺寸在20nm～5μm之间的纯度达99.9％以上的矿化剂粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑宇，雷晓东，孔祥贵，
申请(专利权)人：江苏隆昌化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32