一种土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种土壤修复剂及其制备方法和应用。所述土壤修复剂的制备方法，包括：(1)将酸法锂渣和生物质混合，再经煅烧后并在空气中急冷，得到热活化复合材料；(2)将所得热活化复合材料加入到酸反应液中进行酸处理后，再进行固液分离，得到富含多种稀有元素的酸液和酸浸渣；(3)将所得酸浸渣、黏土矿物和有机物混合，得到所述土壤修复剂。得到所述土壤修复剂。得到所述土壤修复剂。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤修复剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种土壤修复剂及其制备方法和在盐碱地土壤改良中的应用。

技术介绍

[0002]土壤修复剂是改良土壤的重要材料。然而当前大部分土壤修复剂一方面多针对酸性土壤进行设计，适用于盐碱地土壤改良的材料较少且性能不佳；另一方面当前的土壤修复剂多集中于使用天然原料，过度依赖一次资源，不利于对自然资源的保护；此外当前的土壤修复剂功能较为单一，缺少多功能复合型土壤修复剂的开发。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术公开了一种土壤修复剂及其制备方法和应用。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种土壤修复剂的制备方法，包括：(1)将酸法锂渣和生物质混合，再经煅烧后并在空气中急冷，得到热活化复合材料；(2)将所得热活化复合材料加入到酸反应液中进行酸处理后，再进行固液分离，得到富含多种稀有元素的酸液和酸浸渣；(3)将所得酸浸渣、黏土矿物和有机物混合，得到所述土壤修复剂。
[0005]本专利技术中，以酸法锂渣和生物质作为原材料用于土壤修复剂的制备。酸法锂渣是指利用酸法焙烧锂辉石制备碳酸锂过程中产生的一种工业废渣。当前随着锂电池的高速发展，碳酸锂的需求不断增加，相应的锂渣成为我国高速增长的固体废弃物之一。锂渣中含有大量的二氧化硅和氧化铝、一定量的氧化铁以及微量的锂、铷、铯、钾等元素，直接用作土壤修复剂原料时，会存在一定的金属污染风险。将酸法锂渣与生物质废弃物进行高温煅烧，既可进一步活化锂渣中的硅铝成分，改善材料表面结构，构建疏松多孔的大表面结构，提高离子交换能力和保水作用，又能促进生物质材料向生物质活性炭材料的转化，有利于后续土壤改良过程中土壤结构的疏松化转化。将活化后的锂渣和活性炭材料构成的复合材料进一步进行酸处理后，可将锂渣中的微量元素转移至酸液中，同时还能利用酸液的表面改性功能进一步改善材料的表面活性、孔道结构和比表面积。将上述酸浸渣与黏土矿物、有机物复配使用，具有显著的吸附和调节酸碱度的功能。
[0006]较佳的，所述酸法锂渣的组成包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和镁、钾、钠元素的氧化物；优选地，按重量份计具体为，40～70份SiO2，10～30份Al2O3，0.5～10份Fe2O3，0.5～10份CaO，镁、钾、钠元素的氧化物重量占比为1～5％。
[0007]较佳的，所述生物质为农作物秸秆、果壳、农作物废渣、木质纤维中至少一种；所述酸法锂渣和生物质的质量比为1：(0.2～2)。
[0008]较佳的，所述煅烧的温度为400～800℃，时间为30～240分钟，气氛为真空、氩气、氮气、二氧化碳中至少一种；所述急冷的降温速率为10～50℃/s。
[0009]较佳的，所述酸反应液为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、乙酸中至少一种；所述酸反应液的浓度为50～200g/L；所述酸处理的反应时间为30～240分钟，反应温度为20～150℃；所述热活化复合材料和硫酸反应液的质量比为1：(2～50)。
[0010]较佳的，所述黏土矿物为高岭土、蒙脱石、海泡石、坡缕石、膨润土、沸石至少一种；所述有机物为腐植酸、动物粪便、乳酸菌、纤维素、淀粉、聚丙烯醇的至少一种。
[0011]较佳的，所述土壤修复剂中，按质量份计，含50～90份酸浸渣，5～15份矿物质，0～10份有机物。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种根据上述制备方法制备的富含多种稀有元素的酸液。
[0013]第三方面，本专利技术提供了一种根据上述制备方法制备的基于土壤修复剂。
[0014]第四方面，本专利技术提供了一种土壤修复剂在盐碱地改良中的应用。
[0015]本专利技术中，所得土壤修复剂材料具备极大的比表面积、丰富的活性位点、多种的孔道结构与分布，可与黏土矿物协同作用，提高阳离子交换率和阴离子的稳定态转化，降低土壤的含盐量。同时充分利用有机物中富含的氮、磷、钾、钙、镁等元素的肥效作用，提高土壤微生物和酶活性，从而促进植物株高、产量的增加。此外土壤修复剂结构疏松多孔，能够对土壤进行结构调节，促进水份的吸附，提高土壤水分的蒸发缓解量，提升土壤生态健康。
[0016]有益效果：本专利技术的土壤修复剂中包含大量的酸化锂渣和生物质废弃物，实现了固体废弃物的大掺量和高值化应用。其与矿物质和有机物协同作用后，一方面减少了土壤修复剂中天然矿物质的用量，保护了自然资源；另一方面降低了土壤修复剂的原料成本，提高的产品性能，有利于推广应用。
[0017]本专利技术的土壤修复剂满足高比表面积、发达的孔隙结构、丰富的活性物质等要求，有利于实现盐碱地中多种盐离子的吸附，降低土壤含盐总量和pH值，还具备显著的降低土壤容重，增加土壤孔隙度、调控营养物质功能，对盐碱地土壤改良效果更加明显。
附图说明
[0018]图1为酸法锂渣的XRD图谱，可知该材料主要由含水石膏、叶蜡石、锂辉石和石英组成，其中XRD图谱中含有一些鼓包，表示该材料中还含有一定的不定型相；图2为该酸法锂渣的热重曲线，在室温至1250℃范围内该材料整体损失率高达13.51％。其中在室温
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320℃范围内，材料中的含水石膏发生脱水作用出现高达3.14％的质量损失，而在320
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730℃，锂渣中的叶蜡石成分脱去了结构水，发生物相转变，造成2.47％的质量损失；此后从730
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930℃，质量几乎没有变化；因此在活性物质制备过程中，煅烧温度为400
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800℃时，烧结过程不会产生任何污染型气体。该工艺过程绿色清洁，符合环保要求。
具体实施方式
[0019]以下通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0020]在本公开中，以酸化锂渣和生物质废弃物为原料制备活性物质，并与黏土矿物和
有机物组合形成高效土壤修复材料。该制备方法不仅可以实现多功能土壤修复剂的合成，还有利于固体废弃物的资源化再利用。
[0021]以下示例性地说明土壤修复剂的制备方法。
[0022]将酸法锂渣与生物质在高温煅烧后，在空气中急冷，得到热活化复合材料。锂渣包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和镁、钾、钠元素的氧化物；按重量份计具体为，40～70份SiO2，10～30份Al2O3，0.5～10份Fe2O3，0.5～10份CaO，镁、钾、钠元素的氧化物重量占比为1～5％；生物质为农作物秸秆、果壳、农作物废渣、木质纤维中至少一种；所述酸法锂渣和生物质的质量比为1：(0.2～2)；所述煅烧的温度为400～800℃，时间为30～240分钟，气氛为真空、氩气、氮气、二氧化碳中至少一种。
[0023]将复合材料加入到酸反应液处理后，进行固液分离，得到富含多种稀有元素的酸液和酸浸渣。酸反应液为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、乙酸中至少一种；浓度为50
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200g/L，反应时间为30～240分钟，反应温度为20～150℃；该复合材料与硫酸反应液的质量比为1：(2～50)。富含多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括：(1)将酸法锂渣和生物质混合，再经煅烧后并在空气中急冷，得到热活化复合材料；(2)将所得热活化复合材料加入到酸反应液中进行酸处理后，再进行固液分离，得到富含多种稀有元素的酸液和酸浸渣；(3)将所得酸浸渣、黏土矿物和有机物混合，得到所述土壤修复剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸法锂渣的组成包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和镁、钾、钠元素的氧化物；优选地，按重量份计具体为，40～70份SiO2，10～30份Al2O3，0.5～10份Fe2O3，0.5～10份CaO，镁、钾、钠元素的氧化物重量占比为1～5％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质为农作物秸秆、果壳、农作物废渣、木质纤维中至少一种；所述酸法锂渣和生物质的质量比为1：(0.2～2)。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为400～800℃，时间为30～240分钟，气氛为真空、氩气、氮气、二氧化碳中至少一种；所述急冷的降温速率为10～50℃/s。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳桥，孙盛睿，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：