一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，通过将生物炭、石灰石、辅料按照一定的比例充分混合后，施撒于受重金属镉、锌、铅、汞等复合污染的土壤中，有效降低可溶性金属离子活性、促进难溶性沉淀生成，解决了土壤中重金属镉、汞等浸出浓度高而引起的面源污染问题，达到了原位钝化土壤重金属的目的。所述重金属污染土壤修复剂，包括如下重量份的各组分：生物炭2

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环保
，具体涉及一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，尤其涉及一种针对镉、锌、汞等重金属复合污染土壤的重金属污染土壤修复剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，利用生物炭开展土壤重金属污染防治一直是国内外的研究趋势和热点。
[0003]专利文献1(专利号CN 112844310 A)公开一种钝化重金属的物质以及钝化生活污泥中重金属的方法，将蚯蚓粘液与不同生物炭混合后对污泥中的重金属进行钝化，能够适应不同类型的污水污泥，不仅能钝化其中的重金属，还可以加快堆肥污泥中有机质的降解速度，然而该专利技术中蚯蚓粘液需求量较大，约占钝化物质的90％及以上，当需要大批量的钝化材料时会存在供应不足的缺陷。
[0004]专利文献2(专利号CN 111266400 A)公开一种基于生物炭原位钝化结合甜高粱种植的安全利用重金属污染耕地的方法，通过在受重金属镉、铅污染的甜高粱种植区配施一定比例的椰壳生物炭和石灰，有效降低了土壤中有效镉、铅含量，然而该专利技术针对的重金属污染程度为镉1.53
‑
2.73mg/kg，铅662
‑
1177mg/kg，镉超标倍数小于10倍，铅超标倍数在10
‑
20倍之间，主要针对以铅污染为主，并伴有镉污染的农田土壤，对镉的重度污染区的钝化效果还未得到进一步验证，验证的指标也主要以土壤全量和有效态为主。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，以竹块生物炭、石灰石、石灰为原料的重金属土壤修复药剂，通过三种组合物的合理复配，得出最佳配比，经实验测定，本专利技术提供的技术方案，可有效降低土壤中重金属的浸出浓度，对重金属镉、锌表现出较好的钝化效果，对重金属汞、铅也有一定的钝化作用，同时，本专利技术还具有成本低廉、操作简便、不易造成二次污染的优点，是一种经济、有效的重金属污染土壤修复专用药剂。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种重金属污染土壤修复剂，包括如下重量份的各组分：
[0008]生物炭
ꢀꢀꢀ2‑
4份
[0009]石灰石
ꢀꢀꢀ
0.5
‑
2份
[0010]辅料
ꢀꢀꢀꢀꢀ0‑
3份。
[0011]所述生物炭包括稻壳炭、杂木炭、竹块炭、竹粉炭中的至少一种。
[0012]所述竹块炭的制备方法如下：
[0013]将竹子经过300℃
‑
500℃厌氧热解3
‑
4h后，过80
‑
120目筛。
[0014]本专利技术的竹子碳化的条件为：300℃
‑
500℃厌氧热解，3
‑
4h。生物炭的热解温度是影响生物炭吸附特性的主要因素。本专利技术通过研究发现，热解温度对生物炭的元素含量、比表面积以及表面官能团均有较大的影响，H、N、S三种元素含量会随着热解温度的升高而降
低；比表面积会先增加后减少，在500℃时达到最大值。一般而言，生物质中部分易降解有机物在制备温度高于120℃才开始热解，半纤维素在200
‑
260℃开始热解，难降解的木质素在280
‑
500℃开始热解。因此，温度较低时，主要以脱水和脱氢反应为主，生物质中的高聚物(纤维素、半纤维素、木质素)基本未受影响；温度过高时，生物质灰分升高、固碳能力降低、炭得率降低。
[0015]生物质炭的制备工艺一般有慢速热解法、快速热解法、水热法和气化法等。气化法的温度要＞750℃，水热法在180
‑
350℃，快速热解法和慢速热解法均是在厌氧条件下进行，从生物质炭得率来看，慢速热解法的生物质炭得率是最高的。
[0016]因此，本专利技术的制备方法既能满足生物炭的物理化学特性(元素含量、比表面积、官能团)，又能满足生物质炭得率。
[0017]所述辅料包括石灰和/或海泡石。
[0018]所述石灰粒径≤2mm。
[0019]所述石灰石粒径≤2mm；
[0020]所述重金属污染土壤修复剂在土壤中的施加浓度为0.5
‑
10％。
[0021]第二方面，本专利技术提供一种重金属污染土壤的修复方法，将所述的重金属污染土壤修复剂添加至土壤中，保持田间持水量为体积浓度20
‑
30％，养护28
‑
35天。
[0022]所述重金属污染土壤修复剂在土壤中的施加质量浓度为0.5
‑
10％。
[0023]所述重金属包括镉、锌、汞、铅中的至少一种。
[0024]所述重金属污染土壤修复剂在重金属污染土壤修复中的应用也属于本专利技术的保护范围。
[0025]通过在镉、锌、汞等重金属污染的农田土壤中施撒特定比例的重金属污染土壤修复专用药剂，有效降低了土壤中镉、锌、汞等重金属的浸出毒性，起到了钝化土壤、降低水环境风险的作用，且本专利技术制备工艺简单，生产周期短、成本低、钝化效果好，是理想的重金属污染土壤改良药剂。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0027]1、原材料获取容易，生产工序简单，成本低，效果好，适用于大面积的土壤修复工作。
[0028]2、钝化效果显著，适用于受重金属镉重度污染，并伴随铅、锌、汞的复合污染土壤中。
[0029]3、生物炭是限氧条件下热裂解生物质获得的一种固体材料，含有稳定态有机碳、可溶性有机碳、矿质灰分等多组分混合物，生物炭可明显提高土壤质量和生产力。本申请以生物炭为核心钝化材料，同时配施一定比例的石灰、石灰石，进一步强化材料的钝化效果。以这三种材料作为钝化材料的主要因素，一是生物炭对土壤的综合作用突出：(1)生物炭含有较多的可交换阳离子(如K
+
、Na
+
等)以及较大的表面积，可通过离子交换作用将重金属离子固持于生物炭表面；(2)表面官能团与重金属离子发生络合作用；(3)较高含量的灰分元素可通过增加土壤pH以及碳酸盐、磷酸盐等无机盐含量而与重金属离子产生沉淀或络合作用；(4)改善土壤结构、持水量、提高有机质含量、促进养分循环并提高作物产量。二是石灰的添加将有利于土壤pH值的提高：(1)增加粘土矿物、有机质和铁铝氧化物等可变带电胶体的表面负电荷，增加对重金属离子专性吸附比例(同时降低解吸)，降低可溶性重金属离子
的活性；(2)促进重金属离子形成难溶性沉淀(如碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物等)，研究发现石灰会通过溶解作用释放出OH
‑
与CO2反应生成CO
32
‑
，CO
32
‑
与Cd
2+
反应生成难溶的碳酸盐沉淀，Cd
2+
水解反应生成亲和力更高的Cd(OH)
+
离子；(3)Al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修复剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：生物炭
ꢀꢀꢀ2‑
4份石灰石
ꢀꢀꢀ
0.5
‑
2份辅料
ꢀꢀꢀꢀꢀ0‑
3份。2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述生物炭包括稻壳炭、杂木炭、竹块炭、竹粉炭中的至少一种。3.根据权利要求2所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述竹块炭的制备方法如下：将竹子经过300℃
‑
500℃厌氧热解3
‑
4h后，过80
‑
120目筛。4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述辅料包括石灰和/或海泡石。5.根据权利要求4所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣泽，封吉猛，沈剑，刘艳萍，字建婷，刘德才，周爱玲，徐倩，李雪莹，刘艳梅，
申请(专利权)人：上海交通大学云南大理研究院，
类型：发明
国别省市：