土壤重金属调理剂的制备方法和应用

1.本发明属于农业土壤修复的技术领域，具体涉及土壤重金属调理剂的制备方法和应用。


背景技术：

2.重金属污染不但会抑制植物的生长发育，还会通过食物链的传递与富集，最终危害人体健康。因而，研究并制备出一种土壤重金属调理剂成为目前的当务之急。
3.在现有技术中，专利号为cn102559195a的“一种土壤重金属控制调理剂及其生产方法”以硅酸钙、膨润土和水作为原料，造粒制得粒状土壤重金属控制调理剂，提高了土壤的ph值并降低农作物的重金属含量，还提高了甘蔗的产量及甜度，但是其仅对金属镉的作用显著，适用范围窄，一定程度上限定了其应用及发展。又如，专利号为cn105199737a的“一种用于治理重金属污染的土壤调理剂”以氧化钙、二氧化硅和氧化镁为原料，并添加其他非功能性系矿物元素，无需改变耕地的性质和用途，可以把大米中的镉降低到0.01ppm以下，同时还增产高达37％，具有功能性强、经济性和安全性高的优点，但是其与上述专利一样，仅对金属镉的作用显著，适用范围窄，由此可以在上述专利的基础上，对土壤调理剂的配方及制备方法进行优化，以达到更好的重金属调理效果。又如，专利号为cn104893729a的“一种降低蔬菜土壤重金属离子活性的调理剂”采用磷酸氢钾、2-羟基苯胺、酵母菌、芽孢杆菌为原料，通过结合各种类土壤重金属调理剂，使得重金属调理效果有一定的提高，但是其作用仍然单一，重金属去除率有待进一步提高。
4.通过上述分析，本发明创造性地将化学固化剂、农业混合废料和微生物菌剂相结合，并通过向化学固化剂中喷洒带有发酵菌剂的农业混合废料，充分发挥了各自对土壤中重金属修复的优势，旨在提高土壤中重金属的修复率，增强其修复效果。


技术实现要素：

5.针对上述现有领域存在的问题，本发明的目的是提供一种步骤简单、对土壤中重金属修复效果好且应用范围广的土壤重金属调理剂的制备方法。为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
6.一种土壤重金属调理剂的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)制备化学固化剂：将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛，加水多次煮沸，再冷却后得到化学固化剂；
8.(2)制备农业混合废料：将农业废料粉碎并过筛，添加一定量的去离子水，常温下于200-250r/min的转速中搅拌3-5h，得到农业混合废料，并将所得的农业混合废料分为两份，即废料a和废料b；
9.(3)制备复合处理剂：向步骤(2)所得的废料a中添加发酵菌剂，并将添加了发酵菌剂的废料a喷洒于步骤(1)所制得的化学固化剂中，于35-50℃下发酵5-20d，得到复合处理剂；
10.(4)后处理：将步骤(3)所得的复合处理剂与步骤(2)所得的废料b混合并搅拌均匀，得到最终的土壤重金属调理剂。
11.优选的，所述固化原料为粉煤灰、复合磷酸盐或硅藻土中的一种或多种。
12.优选的，所述化学固化剂的含水量为30-45％。
13.优选的，所述农业废料为秸秆、木屑、麸皮或禽畜粪便中的一种或多种。
14.优选的，所述农业混合废料的含水量为70-80％。
15.优选的，所述发酵菌剂由芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、固氮醋酸杆菌或隐形嗜酸杆菌中的一种或多种构成。
16.优选的，步骤(3)中所述发酵菌剂与废料a的质量比为1：(45-65)；所述废料a与化学固化剂的质量比为(1-5)：(30-80)。
17.优选的，步骤(4)中将所述复合处理剂与废料b混合之前，对所述复合处理剂进行包膜处理。
18.为达上述目的，本发明还提供了一种上述土壤重金属调理剂的应用，所述土壤重金属调理剂施用时的施加量为50-200g/m3。
19.优选的，所述土壤重金属调理剂的施加量随着土壤污染程度的增加而增加。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过向化学固化剂中喷洒带有发酵菌剂的农业混合废料，使得微生物能够充分地与化学固化剂相接触，结合了化学处理、微生物处理和农业处理等多种方式对土壤中的重金属进行调理，不但增强了重金属复合处理的效率及效果，还能有效降低修复的成本；本发明原料的多样性，使得在采用本发明的土壤重金属调理剂进行修复时，无需对被污染的土壤进行详细的分析，即分析土壤中重金属的种类，仅需要直接添加该土壤重金属调理剂即可达到调理的目的，操作简单，进一步降低了成本，并提高了调理的效率，应用范围广，实用性强。
附图说明
21.图1为本发明一种土壤重金属调理剂的制备方法的流程图；
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.具体实施例1
24.一种土壤重金属调理剂的制备方法，包括以下步骤：
25.步骤s1：制备化学固化剂：将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛(100目)，加水煮沸3次，且每次煮沸的时间为1h，再冷却后得到含水量为30％的化学固化剂。本实施例中固化原料为粉煤灰。
26.步骤s2：制备农业混合废料：将农业废料粉碎并过筛，添加一定量的去离子水，常温下于200r/min的转速中搅拌3h，得到含水量为70％的农业混合废料，并将所得的农业混合废料分为两份，即废料a和废料b。本实施例中农业废料为秸秆。
27.步骤s3：制备复合处理剂：向步骤s2所得的废料a中添加发酵菌剂(该发酵菌剂与废料a的质量比为1：45)，并将添加了发酵菌剂的废料a喷洒于步骤s1所制得的化学固化剂中(废料a与化学固化剂的质量比为1：80)，于35℃下发酵20d，得到复合处理剂。本实施例中的发酵菌剂由芽孢杆菌和铜绿假单胞菌构成。
28.步骤s4：后处理：对步骤s3所得的复合处理剂进行包膜处理，再将该复合处理剂与步骤s2所得的废料b混合并搅拌均匀，得到最终的土壤重金属调理剂。在运用的过程中根据重金属污染土壤的污染程度，添加土壤重金属调理剂，即50g/m3(轻度污染)、80g/m3(中度污染)、200g/m3(重度污染)。
29.具体实施例2
30.一种土壤重金属调理剂的制备方法，包括以下步骤：
31.步骤s1：制备化学固化剂：将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛(100目)，加水煮沸6次，且每次煮沸的时间为2h，再冷却后得到含水量为45％的化学固化剂。本实施例中固化原料为复合磷酸盐和硅藻土的混合物。
32.步骤s2：制备农业混合废料：将农业废料粉碎并过筛，添加一定量的去离子水，常温下于250r/min的转速中搅拌5h，得到含水量为80％的农业混合废料，并将所得的农业混合废料分为两份，即废料a和废料b。本实施例中农业废料为木屑和麸皮的混合物。
33.步骤s3：制备复合处理剂：向步骤s2所得的废料a中添加发酵菌剂(该发酵菌剂与废料a的质量比为1：65)，并将添加了发酵菌剂的废料a喷洒于步骤s1所制得的化学固化剂中(废料a与化学固化剂的质量比为1：6)，于50℃下发酵5d，得到复合处理剂。本实施例中的发酵菌剂为固氮醋酸杆菌。
34.步骤s4：后处理：对步骤s3所得的复合处理剂进行包膜处理，再将该复合处理剂与步骤s2所得的废料b混合并搅拌均匀，得到最终的土壤重金属调理剂。在运用的过程中根据重金属污染土壤的污染程度，添加土壤重金属调理剂，即50g/m3(轻度污染)、80g/m3(中度污染)、200g/m3(重度污染)。
35.具体实施例3
36.一种土壤重金属调理剂的制备方法，包括以下步骤：
37.步骤s1：制备化学固化剂：将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛(100目)，加水煮沸4次，且每次煮沸的时间为2h，再冷却后得到含水量为35％的化学固化剂。本实施例中固化原料为复合磷酸盐。
38.步骤s2：制备农业混合废料：将农业废料粉碎并过筛，添加一定量的去离子水，常温下于230r/min的转速中搅拌4h，得到含水量为75％的农业混合废料，并将所得的农业混合废料分为两份，即废料a和废料b。本实施例中农业废料为禽畜粪便。
39.步骤s3：制备复合处理剂：向步骤s2所得的废料a中添加发酵菌剂(该发酵菌剂与废料a的质量比为1：55)，并将添加了发酵菌剂的废料a喷洒于步骤s1所制得的化学固化剂中(废料a与化学固化剂的质量比为3：40)，于45℃下发酵15d，得到复合处理剂。本实施例中的发酵菌剂由芽孢杆菌。
40.步骤s4：后处理：对步骤s3所得的复合处理剂进行包膜处理，再将该复合处理剂与步骤s2所得的废料b混合并搅拌均匀，得到最终的土壤重金属调理剂。在运用的过程中根据重金属污染土壤的污染程度，添加土壤重金属调理剂，即50g/m3(轻度污染)、80g/m3(中度污
染)、200g/m3(重度污染)。
41.具体实施例4
42.一种土壤重金属调理剂的制备方法，包括以下步骤：
43.步骤s1：制备化学固化剂：将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛(100目)，加水煮沸5次，且每次煮沸的时间为1.5h，再冷却后得到含水量为40％的化学固化剂。本实施例中固化原料为硅藻土。
44.步骤s2：制备农业混合废料：将农业废料粉碎并过筛，添加一定量的去离子水，常温下于240r/min的转速中搅拌4h，得到含水量为70％的农业混合废料，并将所得的农业混合废料分为两份，即废料a和废料b。本实施例中农业废料为秸秆、木屑、麸皮和禽畜粪便的混合物。
45.步骤s3：制备复合处理剂：向步骤s2所得的废料a中添加发酵菌剂(该发酵菌剂与废料a的质量比为1：50)，并将添加了发酵菌剂的废料a喷洒于步骤s1所制得的化学固化剂中(废料a与化学固化剂的质量比为3：50)，于40℃下发酵15d，得到复合处理剂。本实施例中的发酵菌剂由芽孢杆菌和隐形嗜酸杆菌构成。
46.步骤s4：后处理：对步骤s3所得的复合处理剂进行包膜处理，再将该复合处理剂与步骤s2所得的废料b混合并搅拌均匀，得到最终的土壤重金属调理剂。在运用的过程中根据重金属污染土壤的污染程度，添加土壤重金属调理剂，即50g/m3(轻度污染)、80g/m3(中度污染)、200g/m3(重度污染)。
47.对各实施例中重金属的去除率进行统计，得到以下结果：
48.表1.土壤重金属去除试验结果
49.重金属离子的去除率铜铅镉铬实施例165.9％77.7％71.3％60.5％实施例266.3％78.2％71.1％63.2％实施例367.5％79.1％72.3％62.1％实施例468.9％79.3％70.4％64.4％
50.从本发明的以上各实施例可看出，本发明的土壤重金属调理剂的制备方法所制得的土壤重金属调理剂可以显著降低土壤中的重金属，从而实现对被重金属所污染的土壤的修复，达到土壤修复再利用的目的，经济、环保、实用。从中可以看出，本发明通过向化学固化剂中喷洒带有发酵菌剂的农业混合废料，使得微生物能够充分地与化学固化剂相接触，结合了化学处理、微生物处理和农业处理等多种方式对土壤中的重金属进行调理，不但增强了重金属复合处理的效率及效果，还能有效降低修复的成本；本发明原料的多样性，使得在采用本发明的土壤重金属调理剂进行修复时，无需对被污染的土壤进行详细的分析，即分析土壤中重金属的种类，仅需要直接添加该土壤重金属调理剂即可达到调理的目的，操作简单，进一步降低了成本，并提高了调理的效率，应用范围广，实用性强。
51.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或更替，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)制备化学固化剂：将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛，加水多次煮沸，再冷却后得到化学固化剂；(2)制备农业混合废料：将农业废料粉碎并过筛，添加一定量的去离子水，常温下于200-250r/min的转速中搅拌3-5h，得到农业混合废料，并将所得的农业混合废料分为两份，即废料a和废料b；(3)制备复合处理剂：向步骤(2)所得的废料a中添加发酵菌剂，并将添加了发酵菌剂的废料a喷洒于步骤(1)所制得的化学固化剂中，于35-50℃下发酵5-20d，得到复合处理剂；(4)后处理：将步骤(3)所得的复合处理剂与步骤(2)所得的废料b混合并搅拌均匀，得到最终的土壤重金属调理剂。2.根据权利要求1所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：所述固化原料为粉煤灰、复合磷酸盐或硅藻土中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：所述化学固化剂的含水量为30-45％。4.根据权利要求1所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：所述农业废料为秸秆、木屑、麸皮或禽畜粪便中的一种或多种。5.根据权利要求1或4所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：所述农业混合废料的含水量为70-80％。6.根据权利要求1所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：所述发酵菌剂由芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、固氮醋酸杆菌或隐形嗜酸杆菌中的一种或多种构成。7.根据权利要求1所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述发酵菌剂与废料a的质量比为1：(45-65)；所述废料a与化学固化剂的质量比为(1-5)：(30-80)。8.根据权利要求1所述土壤重金属调理剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中将所述复合处理剂与废料b混合之前，对所述复合处理剂进行包膜处理。9.一种由权利要求1至8任一权利要求所制得的土壤重金属调理剂的应用，其特征在于：所述土壤重金属调理剂施用时的施加量为50-200g/m3。10.根据权利要求9所述土壤重金属调理剂的应用，其特征在于：所述土壤重金属调理剂的施加量随着土壤污染程度的增加而增加。

技术总结
本发明属于农业土壤修复的技术领域，具体涉及土壤重金属调理剂的制备方法，首先，将固化原料高温煅烧、粉碎并过筛，加水多次煮沸再冷却后得到化学固化剂；然后，将农业废料粉碎并过筛，加水于常温下低速搅拌，得到农业混合废料，并将其分为两份，即废料A和废料B；接下来，向废料A中添加发酵菌剂，并将添加了发酵菌剂的废料A喷洒于化学固化剂中，发酵后得到复合处理剂；最后，将复合处理剂与废料B混合并搅匀，最终得到土壤重金属调理剂；本发明还提供了该土壤重金属调理剂的应用。本发明降低了修复的成本，并提高了调理的效率，应用范围广，实用性强。用性强。用性强。


技术研发人员：马莉 刘旭 朱兰保 王晶
受保护的技术使用者：蚌埠学院
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/5/25