一种土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种土壤修复剂，属于土壤修复技术领域。该土壤修复剂由含硅材料40％‑60％、碱性物质30％‑40％、碳酸钙5％‑10％、碳酸钾5％‑10％组成，所述含硅材料包括但不限于粉煤灰、蒙脱石；其中粉煤灰中SiO

【技术实现步骤摘要】
一种土壤修复剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种土壤修复剂的制备方法与应用。
技术介绍
随着城市规模的不断扩张和工业活动的快速增多，大量有害重金属通过各种不同的途径进入土壤，带来了严重的重金属污染。据统计，我国土壤重金属污染的耕地面积达2000万公顷，约占总耕地面积的1/5，这些污染造成的直接经济损失达200亿元，损失已达世界之最。由于重金属不可降解，其潜在毒性和高持久性不仅对农作物的收成与质量有严重的影响，还可通过食物链危及人类健康，对人类的生活产生严重的威胁。因此，对土壤环境的修复和治理已迫在眉睫。根据重金属的特性和土壤污染状况，可将土壤重金属污染修复途径划分为两类：一类是通过物理、化学或生物等方法直接将重金属从土壤中去除，使其在土壤中存留浓度接近或达到土壤背景值，从而消除重金属的危害，此法去除效果虽好，但成本较高，部分物理化学方法还会破坏土壤的结构，因此只适于小范围、高浓度重金属污染土壤的修复；另一类是利用原位固定技术，通过向土壤添加合适土壤修复剂，使其与重金属离子之间发生吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应，改变重金属化学形态，从而降低重金属的危害，此法具有操作简单、成本低、工程量少、对土壤原有功能破坏小的优点，可以被广泛应用于中轻度重金属污染的农田土壤修复。但由于该方法未将重金属从土壤中彻底去除，为保证污染土壤的修复效果，对修复剂的品质要求较高。粉煤灰是发电厂等现代工业的固体废弃物，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰如果不加处理，不仅会占用土地资源，而且引发环境问题。目前常将粉煤灰应用于建筑材料、土壤改良材料、矿山复垦材料和矿山充填材料等。但这些方法对粉煤灰的利用价值低，充分开发利用粉煤灰资源，提高其利用的附加值，是当前高
迫切需要解决的问题。由于我国粉煤灰总量大，且其中二氧化硅的含量可达30％～60％，以粉煤灰为原料进行硅的活化并应用于重金属污染的修复，不仅可以解决粉煤灰的处置问题，还能充分利用资源，变废为宝，具有显著的意义。针对农田土壤重金属污染面积大、程度轻的问题，以粉煤灰为原材料开发出一种高效的活性硅酸盐修复剂，并以其为修复剂对重金属污染的农田土壤进行修复治理研究，可以为我国的污染农田土壤的治理修复提供新的途径和方法。粉煤灰的主要成分为莫来石和石英石，对重金属存在一定的吸附效果，但效果有限，常见的技术方法是将粉煤灰与其他对重金属有一定钝化效果的材料进行简单的混合制备土壤修复剂，其对土壤修复的效果仅仅是各种组合材料的简单叠加，并没有大幅提高修复剂整体的修复效果，导致粉煤灰利用效率低下，土壤修复的效率不高。而采用粉煤灰的改性来制备土壤修复剂的方法虽然一定程度上可以提高粉煤灰钝化土壤重金属的效果，但改性过程中引入的改性有机物存在污染土壤的风险。此外，对于一些改性有机物，其在土壤中容易被分解，从而造成重金属的钝化效果随着时间的延长而逐渐降低的现象，重金属重新进入土壤的风险较大。因此此类方法不能对土壤重金属的污染进行长效性的修复。本专利技术不引入有机物，而是通过改变含硅材料的微孔结构和表面性质，增大其对重金属的吸附效果，同时借助硅酸盐材料结构稳定、受外界环境干扰作用小的特点，提高其对重金属的吸附效果和稳定性，增大其修复效果的长效性。基于上述因素，本专利技术结合粉煤灰的性质，以粉煤灰为原料开发出一种高效的硅基土壤修复剂，有望解决粉煤灰的堆存为题，在实现修复土壤重金属污染的同时，促进作物的生长发育，为促进农田的作物生长和改善土壤生态环境提供新的解决途径。
技术实现思路
针对粉煤灰堆存的环境问题以及现有修复剂存在诸多不足的问题，本专利技术目的在于提供一种土壤修复剂，这种修复剂不仅具有修复重金属污染土壤的能力，还具有为土壤农作物生长提供营养组分的作用，对土壤中植物的生长具有良好的促进作用。本专利技术的另一目的在于提供一种重金属污染土壤修复剂的制备方法。这种方法具有操作简单、实施方便等优点。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种土壤修复剂，包括如下质量百分比的原料：含硅材料40％-60％、碱性物质30％-40％、碳酸钙5％-10％、碳酸钾5％-10％。进一步的，所述碱性物质选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氢氧化钙中任意一种。进一步的，所述含硅材料包括但不限于粉煤灰、蒙脱石、高岭土、麦饭石；且含硅材料中SiO2含量≥30％。本专利技术还公开了一种制备上述任一所述土壤修复剂的方法，包括：(1)将含硅材料与碱性物质、碳酸钙、碳酸钾充分混合；(2)将混合后的物料磨细过筛备用；(3)将准备好的物料进行高温焙烧；(4)焙烧完进行冷却，研磨，即得成品。进一步的，步骤(2)所述物料磨细粒径小于100目。进一步的，步骤(3)所述碱性物质为碳酸钠或氢氧化钠时，焙烧温度为600-700℃，焙烧时间为60min。进一步的，步骤(3)所述碱性物质为氢氧化钙或碳酸钙时，焙烧温度为750-850℃，焙烧时间为60min。进一步的，步骤(4)所述研磨粒径至100目以上。本专利技术还公开了一种根据上述任一制备方法制得的土壤修复剂。本专利技术还公开了上述任一土壤修复剂或上述任一制备方法制得的土壤修复剂在土壤修复领域中的应用，使用方法包括：根据土壤重金属的污染情况，按照每亩100～200kg的施加量在土壤中施加粉煤灰基土壤修复剂。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)现有技术将粉煤灰与其他对重金属有一定钝化作用的材料进行简单的混合制备出土壤修复剂，其对土壤重金属的修复效果仅仅是各组分对重金属钝化效果的简单叠加，修复效果有限。本专利技术充分利用粉煤灰中硅酸盐的成分特征，通过引入活化剂，破坏粉煤灰中硅酸盐的网状结构，打开粉煤灰中的闭合孔道，改变粉煤灰中的微孔结构，增加了其表面活性，从而显著增加其对重金属的吸附能力，提高其对土壤重金属的修复效果。(2)现有技术通过改性粉煤灰提高其对重金属的作用效果，但在改性过程中引入的某些改性有机物存在污染土壤的风险，同时其中的有机物在土壤中容易被微生物分解，从而造成重金属的钝化效果随着时间的延长而逐渐降低，重金属重新进入土壤的风险较大。本专利技术在粉煤灰的制备过程中避免了有毒有害物质的加入，而且本专利技术修复剂中含有经过活化产生的有效硅、有效钾等营养元素，投入土壤还能提高土壤肥力。此外，本专利技术不引入任何有机物，而是通过改变含硅材料的微孔结构和表面性质，增大其对重金属的吸附效果，通过其来固定重金属，可以借助硅酸盐材料结构稳定、受外界环境干扰作用小的特点，确保修复剂与重金属能够稳固结合，不易受土壤环境变化和微生物活动的干扰，重金属再次释放进入土壤中的风险大大降低，因而其对土壤重金属具有长效性的修复。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤修复剂，包括如下质量百分比的原料：/n含硅材料40％-60％、碱性物质30％-40％、碳酸钙5％-10％、碳酸钾5％-10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤修复剂，包括如下质量百分比的原料：
含硅材料40％-60％、碱性物质30％-40％、碳酸钙5％-10％、碳酸钾5％-10％。


2.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其中：
所述碱性物质选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氢氧化钙中任意一种。


3.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其中：
所述含硅材料包括但不限于粉煤灰、蒙脱石、高岭土、麦饭石；
且含硅材料中SiO2含量≥30％。


4.一种制备权利要求1-3任一所述土壤修复剂的方法，包括：
(1)将含硅材料与碱性物质、碳酸钙、碳酸钾充分混合；
(2)将混合后的物料磨细过筛备用；
(3)将准备好的物料进行高温焙烧；
(4)焙烧完进行冷却，研磨，即得成品。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其中：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷畅，龙来寿，
申请(专利权)人：韶关学院，
类型：发明
国别省市：广东;44