自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统技术方案

一种自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，包括处理槽、布水装置以及排水渠，土壤与用于重金属固定与磷素持留的复合材料混合填充于处理槽内，布水装置设置在处理槽中，用于进行均匀布水，处理槽的下部设置有泥水分离层，处理槽于泥水分离层的下方设有出水口，自然光照射到处理槽内，土壤表层混合的复合材料与自然光充分接触反应，以激发复合材料促进对土壤中的重金属的固定与磷素的持留。通过构建自然光的光激发体系来促进重金属与磷素的同步吸附，本发明专利技术的系统通过复合材料协同自然光激发促进了重金属固定和磷素持留，有效地提高土壤中重金属固定和磷素持留的效果，并可实现边生产边进行土壤修复。并可实现边生产边进行土壤修复。并可实现边生产边进行土壤修复。

【技术实现步骤摘要】
自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统


[0001]本专利技术涉及土壤重金属固定与营养元素持留领域，特别是涉及一种自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统。

技术介绍

[0002]土壤环境是生态环境的重要组成部分，是各种污染物最终归宿，环境中有90％的污染物最终停滞在土壤环境中。重金属由于其高毒性，难迁移性，不易微生物降解，停留时间长等特点，并通过食物链进入人体，影响人类正常生活，由此需要通过复合材料固定等方式修复重金属污染土壤是十分必要的。同时伴随着农业的不断发展，氮肥和磷肥的使用量也不断增加，然而营养元素通过降雨淋洗和地表径流进入水环境中，由此土壤中营养元素的持留受到广泛关注。
[0003]现有的技术主要为研发复合材料高效固定土壤中重金属和制备缓释肥，大多数都是分别制备重金属固定剂和缓释肥将土壤中重金属固定和磷素的释放，增加了处理流程和成本。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]为解决土壤中重金属与磷素协同固定难，并且在处理过程中自然光没有被利用等问题，本专利技术提供一种自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，能够实现边进行农作物或林业生产边进行土壤修复。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，包括处理槽、布水装置以及排水渠，土壤与用于重金属固定与磷素持留的复合材料混合填充于所述处理槽内，所述布水装置设置在所述处理槽中，用于进行均匀布水，所述处理槽的下部设置有泥水分离层，所述处理槽于所述泥水分离层的下方设有出水口，自然光照射到所述处理槽内，所述土壤表层混合的所述复合材料与自然光充分接触反应，以激发所述复合材料促进对所述土壤中的重金属的固定与磷素的持留。
[0008]进一步地：
[0009]所述泥水分离层包括从上至下依序设置的脱脂棉、砂滤膜和聚醚砜滤膜。
[0010]所述处理槽的内壁设有反射层，和/或在所述处理槽的内部设有反光板。
[0011]所述处理槽至少一部分为透光材质。
[0012]所述复合材料为以氮掺杂生物炭作为载体负载纳米颗粒的复合材料。
[0013]所述纳米颗粒包括硫化亚铁；优选的，所述复合材料为聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭，优选的，投加比为混合料的0.1wt％。
[0014]所述处理槽于所述泥水分离层的下方还设置有排水渠，所述排水渠沿所述处理槽
的长度方向延伸并连接所述出水口。
[0015]还包括所述材料投加与混合装置，所述材料投加与混合装置包括将所述复合材料与所述土壤均匀混合的自动混合搅拌装置。
[0016]所述处理槽装置朝所述出水口的方向整体向下倾斜。
[0017]所述布水装置包括布置于所述处理槽内的多孔橡胶管，所述布水装置通过蠕动泵以进行循环输水，并通过进水闸门控制进水或断水。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019]本专利技术提供一种能够实现边进行农作物或林业生产边进行土壤修复的系统，包括处理槽、布水装置以及排水渠，其中，土壤与用于重金属固定与磷素持留的复合材料混合填充于所述处理槽内，通过设置在所述处理槽中的布水装置进行均匀布水，通过所述处理槽的下部的泥水分离层进行泥水分离，自然光照射到所述处理槽内，所述土壤表层混合的所述复合材料与自然光充分接触反应，从而激发所述复合材料促进对所述土壤中的重金属的固定与磷素的持留。通过构建自然光的光激发体系来促进重金属与磷素的同步吸附，本专利技术的系统促进了重金属固定和磷素持留，更好地实现重金属与磷素的同步固定，有效地提高土壤中重金属固定和磷素持留的效果。
[0020]本专利技术实施例用于自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统至少具有一下优点：
[0021]1)本专利技术合理利用自然光促进土壤中重金属与磷素的协同固定，直接利用太阳能处理污染土壤，具有廉价和高效等特点，能够实现边进行农作物或林业生产边进行土壤修复。
[0022]2)本专利技术优选的实施例中，加入复合材料以硫化亚铁为基底材料，通过高分子有机物分散固定于氮掺杂生物炭上实现纳米材料固定化和碳负载，能高效吸附重金属和持留磷素，其中氮掺杂生物炭能够促进电子转移，能够有效还原高价态高毒性重金属离子，同时铁基复合材料不会产生二次污染。
[0023]3)本专利技术优选的实施例中，通过在处理槽内设置反射层和/或反光板，提高自然光的利用率高，有效降低了处理过程中能量损耗。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例提供的自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统示意图。
[0025]图2为本专利技术实施例提供的自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统中处理槽示意图。
[0026]图3为本专利技术制备例1
‑
4和对比例5制备复合材料的吸附性能对比图。
[0027]图4为本专利技术制备例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭SEM图。
[0028]图5为本专利技术制备例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭吸附Cd(II)动力学曲线。
[0029]图6为本专利技术制备例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭吸附磷素动力学曲线。
[0030]图7为本专利技术制备例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭吸附Cr(VI)动力学曲线。
[0031]图8为本专利技术制备例2和对比例6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭协同吸附Cd(II)和磷素动力学曲线。
[0032]图9为本专利技术制备例2和对比例6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭协同吸附Cr(VI)和磷素动力学曲线。
具体实施方式
[0033]以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。
[0034]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
[0035]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0036]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，其特征在于，包括处理槽、布水装置以及排水渠，土壤与用于重金属固定与磷素持留的复合材料混合填充于所述处理槽内，所述布水装置设置在所述处理槽中，用于进行均匀布水，所述处理槽的下部设置有泥水分离层，所述处理槽于所述泥水分离层的下方设有出水口，自然光照射到所述处理槽内，所述土壤表层混合的所述复合材料与自然光充分接触反应，以激发所述复合材料促进对所述土壤中的重金属的固定与磷素的持留。2.如权利要求1所述的自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，其特征在于，所述泥水分离层包括从上至下依序设置的脱脂棉、砂滤膜和聚醚砜滤膜。3.如权利要求1所述的自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，其特征在于，所述处理槽的内壁设有反射层，和/或在所述处理槽的内部设有反光板。4.如权利要求1所述的自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，其特征在于，所述处理槽至少一部分为透光材质。5.如权利要求1所述的自然光激发复合材料促进土壤重金属固定与磷素持留系统，其特征在于，所述复合材料为以氮掺杂生物炭作为载体负载纳米颗粒的复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：管运涛，毛伟，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：