一种重金属污染土壤用土壤改良剂及土壤改良方法技术

本发明专利技术涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤用土壤改良剂及土壤改良方法，用于解决了现有的重金属污染土壤中的重金属不仅影响着土壤系统的物质交换和能量流动，还影响土壤中各种植物、动物和微生物的生长，威胁着人类健康的问题；该土壤改良方法中利用重金属污染土壤用土壤改良剂对重金属污染土壤进行处理，重金属污染土壤用土壤改良剂中的配位成分在协同栽铁生物炭使用时，利用生物炭的吸附作用能够将金属离子汇集，使得金属离子与配位成分进行充分接触，并利用纳米铁将部分金属离子进行还原，最终能够充分地将金属离子进行钝化，能够解决重金属污染问题。能够解决重金属污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤用土壤改良剂及土壤改良方法


[0001]本专利技术涉及土壤改良
，具体涉及一种重金属污染土壤用土壤改良剂及土壤改良方法。

技术介绍

[0002]土壤是陆地生态系统的重要组成部分，是生物赖以生存的基础，随着工业化和城市化的飞速发展，土壤重金属污染日益严重，土壤生态系统遭受破坏。
[0003]重金属污染具有持久性、高毒性、不可生物降解性和生物积累性，它不仅影响着土壤系统的物质交换和能量流动，还影响土壤中各种植物、动物和微生物的生长，威胁着人类健康，影响着社会的可持续发展。
[0004]如何改善重金属污染土壤中的重金属不仅影响着土壤系统的物质交换和能量流动，还影响土壤中各种植物、动物和微生物的生长，威胁着人类健康是本专利技术的关键，因此，亟需一种重金属污染土壤用土壤改良剂及土壤改良方法来解决以上问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种重金属污染土壤用土壤改良剂及土壤改良方法：通过将水稻秸秆热处理，炭化后粉碎过筛，并用盐酸溶液洗涤，去除秸秆炭表面以及内部孔洞中的杂质，得到生物炭，之后利用硼氢化钠将铁离子还原形成纳米铁并附着于生物炭的表面以及内部孔洞中，得到栽铁生物炭，之后将配位成分附着于栽铁生物炭上，得到重金属污染土壤用土壤改良剂，利用重金属污染土壤用土壤改良剂对重金属污染土壤进行改良，解决了现有的重金属污染土壤中的重金属不仅影响着土壤系统的物质交换和能量流动，还影响土壤中各种植物、动物和微生物的生长，威胁着人类健康的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种重金属污染土壤用土壤改良剂，所述重金属污染土壤用土壤改良剂由以下步骤制备得到：
[0008]步骤一：将水稻秸秆加入至管式炉中，通入氮气保护，在温度为500
‑
520℃条件下热处理2
‑
4h，之后随炉冷却，之后粉碎过100
‑
150目筛，之后以固液比为1：40
‑
50加入至盐酸溶液中浸泡20
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30h，之后离心，将沉淀物用去离子水洗涤3
‑
5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为90
‑
100℃的条件下干燥8
‑
10h，得到生物炭；
[0009]步骤二：将生物炭、氯化铁溶液加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在超声频率为45
‑
50kHz的条件下超声分散30
‑
40mi n，之后通入氮气保护，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
450r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入硼氢化钠溶液，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1
‑
2h，反应结束后将反应产物离心，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为60
‑
65℃的条件下干燥5
‑
6h，得到栽铁生物炭；
[0010]步骤三：将栽铁生物炭、配位成分以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计的三
口烧瓶中，在温度为45
‑
50℃，搅拌速率为400
‑
450r/mi n的条件下搅拌反应1
‑
2h，之后升温至50
‑
60℃的条件下继续搅拌反应5
‑
6h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到该重金属污染土壤用土壤改良剂。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：步骤一中的所述盐酸溶液的摩尔浓度为1
‑
1.5mo l/L。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：步骤二中的所述生物炭、氯化铁溶液以及硼氢化钠溶液的用量比为10g：60
‑
70mL：80
‑
100mL，所述氯化铁溶液的摩尔浓度为0.5
‑
1.5mo l/L，所述硼氢化钠溶液的摩尔浓度为2
‑
5mo l/L。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：步骤三中的所述栽铁生物炭、配位成分以及无水乙醇的用量比为10g：0.5
‑
9.5g：70
‑
80mL。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述配位成分由以下步骤制备得到：
[0015]步骤s1：将二甲基乙二胺、甲醛溶液以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
450r/mi n的条件下搅拌反应30
‑
40mi n，之后降温至
‑5‑
0℃条件下边搅拌边逐滴加入曲酸溶液，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应12
‑
15h，反应结束后将反应产物用浓盐酸调节pH为1
‑
2，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼用无水甲醇重结晶，得到中间体1；
[0016]反应原理如下：
[0017][0018]步骤s2：将中间体1、1，3
‑
二溴丙酮、无水碳酸钾以及N，N
‑
二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
450r/mi n的条件下搅拌反应10
‑
15mi n，之后升温至回流并继续搅拌反应8
‑
10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
[0019]反应原理如下：
[0020][0021]步骤s3：将邻二甲苯、浓硝酸以及浓硫酸加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为
‑
10
‑
0℃，搅拌速率为400
‑
450r/mi n的条件下搅拌反应2
‑
3h，之后升温至温度为30
‑
35℃的条件下继续搅拌反应4
‑
6h，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，之后析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼依次用饱和碳酸钠溶液、蒸馏水洗涤2
‑
3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65
‑
70℃的条件下干燥3
‑
5h，得到中间体3；
[0022]反应原理如下：
[0023][0024]步骤s4：将中间体3、氢氧化钠以及叔丁醇水溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
450r/mi n的条件下搅拌反应20
‑
30mi n，之后升温至温度为55
‑
60℃的条件下等分5
‑
10次加入高锰酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤用土壤改良剂，其特征在于，所述重金属污染土壤用土壤改良剂由以下步骤制备得到：步骤一：将水稻秸秆加入至管式炉中热处理，之后随炉冷却，之后粉碎过筛，之后加入至盐酸溶液中浸泡，之后离心，将沉淀物洗涤、干燥，得到生物炭；步骤二：将生物炭、氯化铁溶液加入至三口烧瓶中超声分散，之后边搅拌边逐滴加入硼氢化钠溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物离心，将沉淀物干燥，得到栽铁生物炭；步骤三：将栽铁生物炭、配位成分以及无水乙醇加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后旋转蒸发，得到该重金属污染土壤用土壤改良剂。2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤用土壤改良剂，其特征在于，步骤一中的所述盐酸溶液的摩尔浓度为1
‑
1.5mol/L；步骤二中的所述生物炭、氯化铁溶液以及硼氢化钠溶液的用量比为10g：60
‑
70mL：80
‑
100mL，所述氯化铁溶液的摩尔浓度为0.5
‑
1.5mol/L，所述硼氢化钠溶液的摩尔浓度为2
‑
5mol/L；步骤三中的所述栽铁生物炭、配位成分以及无水乙醇的用量比为10g：0.5
‑
9.5g：70
‑
80mL。3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤用土壤改良剂，其特征在于，所述配位成分由以下步骤制备得到：步骤s1：将二甲基乙二胺、甲醛溶液以及无水乙醇加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后边搅拌边逐滴加入曲酸溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后调节反应产物pH，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼重结晶，得到中间体1；步骤s2：将中间体1、1，3
‑
二溴丙酮、无水碳酸钾以及N，N
‑
二甲基甲酰胺加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体2；步骤s3：将邻二甲苯、浓硝酸以及浓硫酸加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物倒入至冰水中，之后析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到中间体3；步骤s4：将中间体3、氢氧化钠以及叔丁醇水溶液加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后加入高锰酸钾，加入完毕后继续搅拌反应，之后加入无水亚硫酸钠继续搅拌反应，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤液蒸发浓缩，之后调节pH，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼干燥，得到中间体4；步骤s5：将还原铁粉、氯化铵以及盐酸溶液加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后加入中间体4继续搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后真空抽滤，调节滤液pH，之后萃取，合并萃取液，之后将萃取液旋转蒸发，得到中间体5；步骤s6：将中间体2、中间体5、无水碳酸钾以及氯仿加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到配位成分。4.根据权利要求3所述的一种重金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹叶，黄云洁，张冬霞，
申请(专利权)人：江苏暨之阳环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：