一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂及方法技术

本发明专利技术提供了一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂及方法，具体涉及土壤修复领域，该方法将钙基膨润土和活性磷灰石按照一定的比例磨碎混合制备，药剂中的钙基膨润土在酸性条件下对氟离子的吸附作用较强，且随着钙离子从溶液中释放出来，F可与其发生反应，生成CaF2沉淀，从而降低土壤的氟含量；药剂中的活性磷灰石安全性高，使用过程中无任何有毒有害物质溶出，除氟能力强，适应性强，与F发生吸附和离子交换双重反应，通过双效的物化反应实现除氟目的。本发明专利技术具有除氟效果好、修复周期短、处理成本低、工艺操作简单等优点。工艺操作简单等优点。工艺操作简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂及方法


[0001]本专利技术属于土壤修复技术
，涉及一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂及方法。

技术介绍

[0002]氟(Fluorine，F)广泛分布于自然界中，是人体必需的微量元素之一，在人体生长发育和骨骼代谢中起着重要作用。适量的氟有益于人体的生长发育和繁殖，但人体对氟含量的接受范围非常窄，长期摄入过量的氟易患上氟斑牙和氟骨症等病症。茶树是氟的超富集植物，特别是成熟叶片中氟的积累可达1000mg/kg以上，其氟含量是相同生长环境下其他植物的10
‑
100倍。人类地方性氟中毒流行病广泛发生于亚洲、欧洲、美洲、非洲和澳洲。中国是地方性氟中毒重度流行的国家之一，病例数约占世界病例总数的60％。氟超标对人体健康和生态安全造成严重威胁。
[0003]造成土壤氟含量超标的原因主要为自然与人为两大方面。一方面自然中的水源、土壤母质等，人为的施肥、工业活动等均会对土壤氟含量产生影响。土壤中F含量的高低和存在形态的变化从根本上受控于自然地质地球化学作用过程。另一方面随着人类生产活动的频繁发生，工农业生产领域中产生的大量含F废弃物进入环境后，直接或间接地进入土壤从而增加土壤氟含量。
[0004]目前,已报道的氟污染土壤修复策略种类有限，修复技术单一。氟污染治理主要集中在化学固定修复技术、化学淋洗技术、电动修复技术以及植物修复技术等。随着国家对土壤环境保护和污染治理的重视，氟化物污染土壤面积的不断扩大严重影响着人们的生产生活活动。因此,我们迫切需要结合土壤氟污染特征，克服已有专利技术的不足之处，开发新的氟污染土壤修复技术以达到降氟的效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂，本专利技术所要解决的技术问题是如何制得用于修复酸性茶园土壤的药剂。
[0006]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂，其特征在于，将钙基膨润土和活性磷灰石粉碎成颗粒度不小于200目的粉末，将两者混合均匀后即得到所述药剂；
[0007]所述药剂中，钙基膨润土和活性磷灰石的质量比在1.8～2.2之间；
[0008]所述钙基膨润土是含有长石、石英、贝得石、方解石及火山碎屑物的混合物；
[0009]所述活性磷灰石的制得方式为：将贝壳于200～500℃煅烧240～600分钟，得到贝壳粉；按照钙元素和磷元素的摩尔比为5:3的原则，将贝壳粉加入到磷酸盐水溶液中，得到悬浊液；调节悬浊液的pH值至8～12，并超声处理4～18小时，即得到的含碳酸根羟基的活性磷灰石。
[0010]进一步的，所述钙基膨润土和活性磷灰石的质量比为2。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0012](1)挖掘被氟化物污染的酸性土壤并转运至硬化处理场地等待处理；
[0013](2)在处理场地中将待处理土壤进行破碎和筛分后堆置成堆；
[0014](3)测量筛分后土壤的体积，并根据土壤密度计算供试土壤的质量；
[0015](4)检测供试土壤中的pH值、含水率等常规土壤指标；
[0016](5)调节供试土壤pH值至4.7～5.0范围内；
[0017](6)以质量比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入试剂水为浸提剂，模拟土壤在特定场合中受到地表水或地下水的浸沥，其中的氟浸出的过程；
[0018](7)称取2.5g风干磨碎的土样，以10:1的液固比(L/kg)加入浸提液，测定供试土壤浸出氟离子浓度；
[0019](8)根据待处理土壤的质量及步骤(7)中检测的参数来确定药剂添加量，并配置上述的药剂；
[0020](9)将待处理土壤与配置好的药剂进行充分混合；
[0021](10)对混合药剂后的土壤进行养护以确保药剂与土壤充分反应；
[0022](11)对养护后的土壤进行检验，检验不合格则返回步骤(8)，检验合格则进行步骤(12)；
[0023](12)将养护后的土壤进行处理。
[0024]作为优化，在步骤(8)中，根据氟化物污染程度，药剂的添加量为土壤质量的2.4％。
[0025]作为优化，在步骤(10)中，养护过程中土壤的含水率应保持在40％，养护时间为30天。
[0026]作为优化，步骤(12)中所述的处理指将达到修复目标要求的土壤进行现场回填或外运处置。
[0027]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0028](1)本专利技术既有利于降低土壤含氟量，又有利于保持茶园土壤性质，一举两得，保持茶园土壤应有特性不受改变，利于茶园茶叶的生长；
[0029](2)本专利技术原料安全无害、成本低廉，且药剂制备方法简单易懂便于操作，修复过程迅速且修复效果十分明显；
[0030](3)本专利技术原料选择科学合理，每种原料对土壤中氟化物的修复和对茶园酸性土壤的保持均有其特定的功效：
[0031]1)钙基膨润土在酸性条件下对氟离子的吸附作用较强，且随着钙离子从溶液中释放出来，F可与其发生反应，利用生成难溶性CaF2沉淀来除氟，其原因是钙离子可以使氟离子生成氟化钙晶体沉淀，反应原理如下：
[0032]Ca
2+
+2F
‑
→
CaF2↓
。
[0033]2)活性磷灰石安全性高，使用过程中无任何有毒有害物质溶出，除氟能力强，适应性强，无需调节原土pH值，成本低，操作方法简单实用，且与F发生吸附和离子交换双重反应，通过双效的物化反应实现除氟目的，反应原理如下：
[0034]Ca
10
(PO4)6(OH)2+2F
‑
+2H
+
→
Ca
10
(PO4)6F2+2H2O。
附图说明
[0035]图1是活性磷灰石准二级吸附动力学模型拟合图。
[0036]图2是钙基膨润土准二级吸附动力学模型拟合图。
具体实施方式
[0037]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0038]本专利技术实施例中的氟化物污染土壤均取自我国砖茶主产区湖北咸宁赤壁，土壤pH测定采用电位法(水土比2.5：1)，氟化物污染土壤的修复目标采用浸出标准，浸出方法选用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299
‑
2007)，浸出浓度执行《地下水质量标准》(GB/T 14848
‑
2017)中Ⅳ类标准，具体修复目标为氟化物浸出浓度≤2mg/L。
[0039]结合实验和大量论文的数据显示，土壤水溶性氟在酸性环境下，随着pH值的升高，水溶性氟含量先降低后增加，这个拐点基本在4.7～5.0的范围内，且茶园本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂，其特征在于，将钙基膨润土和活性磷灰石粉碎成颗粒度不小于200目的粉末，将两者混合均匀后即得到所述药剂；所述药剂中，钙基膨润土和活性磷灰石的质量比在1.8～2.2之间；所述钙基膨润土是含有长石、石英、贝得石、方解石及火山碎屑物的混合物；所述活性磷灰石的制得方式为：将贝壳于200～500℃煅烧240～600分钟，得到贝壳粉；按照钙元素和磷元素的摩尔比为5:3的原则，将贝壳粉加入到磷酸盐水溶液中，得到悬浊液；调节悬浊液的pH值至8～12，并超声处理4～18小时，即得到的含碳酸根羟基的活性磷灰石。2.根据权利要求1所述一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的药剂，其特征在于，所述钙基膨润土和活性磷灰石的质量比为2。3.一种降低南方酸性茶园土壤氟生物有效性的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)挖掘被氟化物污染的酸性土壤并转运至硬化处理场地等待处理；(2)在处理场地中将待处理土壤进行破碎和筛分后堆置成堆；(3)测量筛分后土壤的体积，并根据土壤密度计算供试土壤的质量；(4)检测供试土壤中的pH值、含水率等常规土壤指标；(5)调节供试土壤pH值至4.7～5.0范围内；(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝汉舟，刘常胜，张雨硕，董锟，闫玟君，彭桂园，杨昌鸿，刘佳茹，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：