一种复合土壤改良剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合土壤改良剂，包括以下重量份数的原料：蜜柚生物炭30

【技术实现步骤摘要】
一种复合土壤改良剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种复合土壤改良剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]土壤不仅是地球生态圈的重要组成部分，也是人类赖以生存的重要自然资源之一。随着矿产开采、冶炼等工业活动以及污水灌溉、施用污泥和劣质化肥等农业活动的进行，Cd，Pb等有害重金属不断进入土壤环境中，对正常的生产生活造成污染。因此，治理土壤重金属污染对生态文明的建设及人类健康的生活具有重要意义。土壤重金属污染传统的治理修复方法通常为物理和化学的方法，如稀释和覆土法、玻璃化技术、热处理技术、淋洗法、电化学法等，传统的修复方法虽然治理效果好，历时较短，但都存在许多缺陷。比如传统治理方法的成本高、不易管理、易造成二次污染等等。因此，针对上述土壤修复方法中存在的问题，有必要提出进一步的解决方案。
[0003]生物炭是在低氧和缺氧条件下，将农作物秸秆、木质物质、禽畜粪便和其他材料等有机物质经过高温热解而形成的产物。生物炭是含碳量丰富的多孔性物质，其容重小，比表面积大，吸附能力强，稳定性强，在自然条件下通常呈碱性，因此是一种吸附、稳定重金属的重要材料。同时，生物炭添加到土壤中可以增加土壤有机碳的含量，改善土壤的物理、化学和生物学性质，提高土壤有效性营养元素的含量，从而促进植物生长。
[0004]我国柚类栽培面积和产量分别占全球柚类栽培面积和产量的61.41％和51.45％。柚在种植过程中因授粉不完全等原因，出现落果问题；采收季节因营养不良而丢弃，导致有一部分柚子腐烂在田地里。腐烂的柚子虽然可以作为生物质重新回归地里，但是存在分解不完全和时间漫长等问题。将落果统一收集并处置，对于促进农民增收、环境保护、资源节约以及农业经济可持续发展意义重大。
[0005]现有技术中有诸多技术已经研究了柚子作为生物炭源的技术，比如CN105289524A，CN106065332A。
[0006]牡蛎是全世界重要的海洋经济贝类，我国的牡蛎养殖产量高居世界第一，福建省又是高居全国首位。有关资料统计，2017年，全中国牡蛎产量为487.9万吨，其中福建省就占36.6％。牡蛎壳质量占牡蛎总质量80％以上，在早些年，其大多数时候作为固体废弃物直接舍弃。牡蛎壳理化性质较为稳定，难以自然分解，没经处理丢弃在垃圾填埋场或沿海地带，不仅污染空气，还会对海洋环境造成影响。合理开发利用牡蛎壳，一方面既可以保护环境，另一方面对资源回收利用有积极意义。
[0007]现有技术中有诸多技术已经研究了牡蛎壳作为土壤修复剂的技术，比如CN114350374A，CN114262613A，CN113025341A，CN112322303A，CN108906872A，CN107216885A。
[0008]也有将柚子皮和牡蛎壳粉复配制备土壤修复剂，或者重金属吸附剂的专利，比如N109575934A，CN107377605A。
[0009]但上述现有技术中多是采用将生物质碳源经过简单煅烧得到，所得材料不够疏
松，空隙率不够大，重金属离子吸附和容纳能力有限。更重要的是，目前的土壤修复剂，施加于土壤后，短期内可以发挥效力，但是在雨水和地下水运动中，土壤修复剂很快失去土壤修复效力，还需要进行补充，费时费力，而且导致土壤修复成本高，土壤修复剂的长期效力有待加强。

技术实现思路

[0010]基于现有技术存在的不足之处，本专利技术目的在于提供一种复合土壤改良剂，该复合土壤改良剂的主体部分为生物炭和牡蛎壳粉，一方面提高重金属元素发生吸附、离子交换等反应性能，可以有效降低土壤中的重金属生物活性，可将土壤中的镉、铅等重金属污染物进行固化、钝化，降低其生物有效性和在土壤中的迁移性，减少农作物吸收污染物质和向食物链转移的风险；另一方面，可改善被修复土壤的理化性质，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤的保肥和缓冲能力，提高土壤的保水性能，有效提高根系对水分和养分的吸收，帮助植物生长。
[0011]第一方面，本专利技术提供一种复合土壤改良剂，包括以下重量份数的原料：蜜柚生物炭30
‑
70份、改性牡蛎壳粉30
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70份；所述蜜柚生物炭是柚子皮经过含硫氨基酸改性得到；所述改性牡蛎壳粉是通过有机酸金属络合物改性得到。
[0012]进一步地，所述蜜柚生物炭的尺寸为20
‑
50μm，为疏松多孔的结构；所述改性牡蛎壳粉尺寸为40
‑
90μm，似无数根圆棒紧密排列，比表面积大。
[0013]第二方面，本专利技术提供上述复合土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014](S1).收集柚子皮，依次经过清洗，干燥，粉碎，氧化，再次干燥，与含硫氨基酸混合均匀，煅烧，气流粉碎，得到改性蜜柚生物炭；
[0015](S2).收集牡蛎壳，依次经过清洗，碱液浸泡，干燥，粉碎，改性，再次干燥，煅烧，得到改性牡蛎壳粉；所述改性是将粉碎后的牡蛎壳粉分散在醇溶剂中，超声条件下加入有机酸金属络合物；
[0016](S3).将步骤(S1)所得蜜柚生物炭和步骤(S2)所得牡蛎壳粉混合，混合均匀，过筛，即得到该土壤改良剂。
[0017]进一步地，步骤(S1)中，煅烧温度为500
‑
550℃，煅烧时间2
‑
3h；步骤(S2)中煅烧温度为700
‑
780℃，煅烧时间5
‑
8h。步骤(S1)煅烧温度不能超过550℃，否则会碳化严重，堵塞产生的多孔结构，降低了生物质碳的比表面积，不利于土壤中的重金属吸附，或者其他和重金属离子的相互作用；步骤(S2)中煅烧温度不宜超过800℃，否则超过碳酸钙的分解温度。
[0018]进一步地，步骤(S1)和步骤(S2)中，干燥手段没有特别的限定，比如烘干，真空干燥，喷雾干燥，冷冻干燥均可。一般选择烘干即可。
[0019]进一步地，步骤(S1)和步骤(S2)中，粉碎没有特别的限定，只要能将柚子皮和/或牡蛎壳粉的粒径控制在规定范围内即可。比如球磨，多功能粉碎机，气流粉碎，研磨等。优选地，步骤(S1)的破碎方式为研磨，步骤(S2)的破碎方式为高能球磨。步骤(S1)中，煅烧后采用气流粉碎方式，是因为气流粉碎不会破坏煅烧过程中产生的多孔的生物质碳的结构。
[0020]进一步地，步骤(S1)中所述氧化是将破碎后的柚子皮粉分散在水中，加入氧化剂，比如加入烘干柚子皮质量0.5
‑
1wt％的高锰酸钾，反应0.5
‑
1h；或者将破碎后的柚子皮粉浸泡在5
‑
10wt％的双氧水，浸泡时间1
‑
2h；所述含硫氨基酸选自选自甲硫氨酸、半胱氨酸、胱
氨酸中的至少一种，含硫氨基酸的加入量是烘干柚子皮质量的4
‑
7wt％。
[0021]经过含硫氨基酸改性后的蜜柚生物炭，具有丰富的N，S元素，一方面对土壤中重金属离子结合能力加强，另一方面也构成了土壤中的营养元素，一举多得。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合土壤改良剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：蜜柚生物炭30
‑
70份、改性牡蛎壳粉30
‑
70份；所述蜜柚生物炭是柚子皮经过含硫氨基酸改性得到；所述改性牡蛎壳粉是通过有机酸金属络合物改性得到。2.根据权利要求1所述的复合土壤改良剂，其特征在于，所述蜜柚生物炭的尺寸为20
‑
50μm，为疏松多孔的结构；所述改性牡蛎壳粉尺寸为40
‑
90μm。3.权利要求1或2所述的复合土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)收集柚子皮，依次经过清洗，干燥，粉碎，氧化，再次干燥，与含硫氨基酸混合均匀，煅烧，气流粉碎，得到改性蜜柚生物炭；(S2)收集牡蛎壳，依次经过清洗，碱液浸泡，干燥，粉碎，改性，再次干燥，煅烧，得到改性牡蛎壳粉；所述改性是将粉碎后的牡蛎壳粉分散在醇溶剂中，超声条件下加入有机酸金属络合物；(S3)将步骤(S1)所得蜜柚生物炭和步骤(S2)所得牡蛎壳粉混合，混合均匀，过筛，即得到该土壤改良剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，煅烧温度为500
‑
550℃，煅烧时间2
‑
3h；步骤(S2)中煅烧温度为700
‑
780℃，煅烧时间5
‑
8h。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中所述氧化是将破碎后的柚子皮粉分散在水中，加入氧化剂，比如加入烘干柚子皮质量0.5
‑
1wt％的高锰酸钾，反应0.5
‑
1h；或者比如将破碎后的柚子皮粉浸泡在5
‑
10wt％的双氧水，浸泡时间1
‑
2h。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中所述含硫氨基酸选自选自甲硫氨酸、半胱氨酸、胱氨酸中的至少一种，含硫氨基酸的加入量是烘干柚子皮质量的4
‑
7wt％。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：方宏达，曹英兰，杨祖洁，方冠荣，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：