【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤修复，尤其涉及一种土壤钝化剂及其制备方法和在土壤修复中的应用。
技术介绍
1、
2、镉和砷两种元素在土壤中存在的形态不同，在修复过程中存在拮抗作用，治理镉污染土壤的钝化剂不适用于砷的治理，治理砷污染土壤的钝化剂不适用于镉的治理，此外，在土壤砷元素的去除过程中，含铁材料如硫酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁扮演着很重要的角色，但是在实际应用过程中，硫酸铁，氯化铁等药剂的投入会向土壤中引入大量的酸根离子，破坏土壤的酸碱缓冲能力，提高了二次污染的风险；主流的用于镉元素的金属钝化剂在土壤中几乎不生成胶凝产物，严重破坏了土壤结构，导致修复后的土壤或场地再利用的长效性较差。
3、基于上述矛盾，开发出一种适用于耕地土壤镉和砷污染的土壤钝化剂极为关键。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的以上技术问题，本专利技术提供一种土壤钝化剂，该钝化剂在向土壤中引入铁离子等对砷、镉元素有固定作用的阳离子的同时避免引入酸根离子，从而对土壤酸碱缓冲能力加以保护，在有效去除土壤中镉、砷元素的同时避免修复过程对土壤结构的破坏，具有很好的应用前景。
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
3、一方面，本专利技术实施例提供了一种土壤钝化剂，该钝化剂包括以下质量份数的组分：
4、阴离子改性淀粉60～80份，腐殖酸20～30份、凹凸棒土10～20份和生物质炭10～20份。
5、相对于现有技术，本专利技术提供的土壤钝化
6、优选地，阴离子改性淀粉为磷酸酯淀粉、黄原酸酯淀粉，羧甲基淀粉中的一种，进一步优选的为磷酸酯淀粉。
7、磷酸酯淀粉中的磷酸基团，黄原酸酯淀粉中的淀粉黄盐酸基团以及羧甲基淀粉中的羧甲基均能与土壤中的镉离子发生络合反应，生成稳定的络合物沉淀，还可以吸附大量有助于土壤中砷、镉元素固定的重金属离子，使钝化剂在向污染土壤中引入有助于土壤中砷、镉元素固定的重金属离子的同时，降低了酸根离子的引入，避免产生土壤酸化问题，保护土壤结构。
8、优选地，阴离子改性淀粉中复合有钙、铁和锰元素。
9、在阴离子改性淀粉中，引入钙、铁、锰元素，可以提升钝化剂的钝化效果，延长有效期，这些元素大部分不会在第一时间脱离淀粉结构发挥作用，而是会随着淀粉的缓慢降解，逐渐脱离淀粉释放到土壤中，与土壤中的砷、镉元素发生反应，其中钙元素可以与土壤中的砷元素发生交换，显著降低土壤中砷元素的毒性，铁锰元素可以与砷元素发生氧化还原反应，从而降低其毒性；与此同时，钙元素与镉元素化学性质相似，在土壤中有着竞争关系，当土壤中的钙元素浓度提高时，土壤中的镉元素含量就会降低。
10、优选地，阴离子改性淀粉复合钙、铁和锰元素的方法具体包括以下步骤：
11、步骤a：阴离子改性淀粉与去离子水混合，得到质量浓度≥30g/l的阴离子改性淀粉分散液；
12、步骤b：向步骤a所得分散液中加入含有钙离子、铁离子和锰离子的可溶性无机盐混合物，在恒温条件下搅拌吸附，期间维持分散液中钙离子、铁离子和锰离子的浓度不变；
13、步骤c：搅拌结束后，固液分离，干燥，即得复合有钙、铁和锰元素的改性淀粉。
14、优选地，步骤b搅拌过程中维持分散液温度在20～30℃之间，搅拌速率为300～500rpm；整个搅拌过程持续时间为3～5h。
15、优选的搅拌时间和搅拌速率，可以使分散体系中的阴离子改性淀粉和钙、铁、锰离子充分接触，提升阴离子改性淀粉对钙、铁和锰元素的固定效果。
16、优选地，生物质炭为秸秆生物质炭，进一步优选的，生物质炭为以小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆中的任意一种或其组合为原料制备的生物质炭。
17、秸秆生物炭孔隙率突出，比表面积大，对于镉元素的吸附性能突出，并能改善土壤结构，还富含氮磷钾等植物生长过程的必需元素，且来源广泛，既降低了生产成本，又解决了秸秆的利用问题。
18、优选地，腐殖酸为天然腐殖酸、腐殖酸钾和腐殖酸钠中的至少一种。
19、另一方面，本专利技术还提供该土壤钝化剂的制备方法：该方法具体包括以下步骤：
20、步骤一：秸秆原料加入炭化炉中，在无氧条件下热解后，冷却研磨后得到秸秆生物质炭；
21、步骤二：按质量份数称取各原料，将秸秆生物质炭、凹凸棒土和腐殖酸在水中分散均匀后，烘干至恒重，粉碎至粒度≤300目；
22、步骤三：步骤二所得物质与阴离子改性淀粉混合均匀，造粒，即得该土壤钝化剂。
23、相对于现有技术，本专利技术提供的土壤钝化剂的制备方法，首先通过无氧高温炭化的方式对秸秆原料进行处理，秸秆经过热解后，比表面积和孔隙率都得到了提升，表面裸露的官能团也随之增加，对于土壤中镉元素的吸附效果也更加突出；随后在水中进行生物质炭、凹凸棒土和腐殖酸的混合过程，进一步提升了混合均匀程度，也有助于各原料的相互接触；阴离子改性淀粉具有一定的包裹粘合作用，最终进行混合造粒，能使制得的钝化剂产品的结构稳定，延长其保质期。
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1.一种土壤钝化剂，其特征在于，所述修复剂包括以下质量份数的组分：
2.如权利要求1所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述阴离子改性淀粉为磷酸酯淀粉，黄原酸酯淀粉和羧甲基淀粉中的一种。
3.如权利要求2所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述阴离子改性淀粉为磷酸酯淀粉。
4.如权利要求1所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述阴离子改性淀粉中复合有钙、铁和锰元素。
5.如权利要求4所述的土壤钝化剂，其特征在于，所述阴离子改性淀粉复合钙、铁和锰元素的方法具体包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的土壤钝化剂，其特征在于，步骤B所述搅拌过程维持分散液温度在20～30℃之间，搅拌速率为300～500rpm。
7.如权利要求5所述的土壤钝化剂，其特征在于，步骤B所述搅拌吸附时间为3～5h。
8.如权利要求1所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述生物质炭为秸秆生物质炭。
9.如权利要求1所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述腐殖酸为天然腐殖酸、腐殖酸钾、腐殖酸钠中的一种或多种。
10.权利要求8或9所述的土壤
...【技术特征摘要】
1.一种土壤钝化剂，其特征在于，所述修复剂包括以下质量份数的组分：
2.如权利要求1所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述阴离子改性淀粉为磷酸酯淀粉，黄原酸酯淀粉和羧甲基淀粉中的一种。
3.如权利要求2所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述阴离子改性淀粉为磷酸酯淀粉。
4.如权利要求1所述的土壤钝化剂，其特征在于：所述阴离子改性淀粉中复合有钙、铁和锰元素。
5.如权利要求4所述的土壤钝化剂，其特征在于，所述阴离子改性淀粉复合钙、铁和锰元素的方法具体包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵倩云，郭斌，杨志清，张优，宋庆赟，周雄，孙广银，
申请(专利权)人：煜环环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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