[發明專利]一種硫化改性玉米秸稈土壤修復調理劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201611197400.1
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106734129A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張瑰
• 申請（專利權）人: 胡自田
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 方崢

技術領域

本發明屬于土壤重金屬污染治理技術領域，更具體地涉及一種硫化改性玉米秸稈土壤修復調理劑及其制備方法。

背景技術

土壤重金屬污染是指由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統稱為土壤重金屬污染。而農田土壤重金屬污染有巨大的危害性，土壤中重金屬污染不但會導致農作物減產和品質下降，還會通過土壤-植物系統，經食物鏈進入人體，危害人體健康和生命安全。

赤泥是氧化鋁生產過程中產生的殘渣，含有豐富的鐵、鋁和鈣的氧化物，能減少金屬的溶度和生物利用度，通過釋放 OH 離子對土壤中重金屬起到持續穩定固化作用，可作為重金屬污染土壤的穩定固化劑。但是，目前赤泥應用于污染治理和生態修復時基本還是直接利用赤泥粉，由于其游離堿釋放過快，導致土壤 pH 上升速度很快，對植被和土壤微生物造成嚴重的危害。

羅惠莉、黃圣生等人在其《赤泥改性顆粒修復材料及其對鉛鋅污染土壤的原位穩定化研究》一文中，利用氧化鋁工業廢渣-赤泥的潛在膠凝性，常溫下轉鼓造粒制備赤泥-磷復合顆粒，并應用于鉛鋅污染土壤的原位穩定化修復，雖然該方法制備的赤泥-磷復合土壤修復劑可以中和部分赤泥的OH^-，但是易于造成土壤中磷的積累，造成地表水中磷富集問題。

腐殖質含有多種功能基團，如羧基、醇羥基、酚羥基、羰基和甲氧基等，具有很高的反應活性，其本身是一種親水膠體，是帶有負電荷的高分子混合物，具有弱酸性。腐殖質通過共價結合、微孔吸附、疏水吸附、氫鍵、離子鍵、電子給予-接受等吸附機制，能與土壤中有毒污染物及其降解產物等發生相互作用。

因此，本發明將沸石與磁性氧化鐵顆粒結合，制備了具有吸附特性的磁性沸石復合體，避免了常規處理時因重金屬元素仍保留在土壤中而產生的二次污染問題，之后與赤泥顆粒包覆造粒處理，達到控制緩釋OH^-離子的效果，降低了赤泥游離堿釋放速度，有利于實現土壤中重金屬離子的有效穩定固化。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種硫化改性玉米秸稈土壤修復調理劑及其制備方法。

一種硫化改性玉米秸稈土壤修復調理劑，由以下重量份的原料組成：赤泥52-73份，沸石17-24份，蒸餾水適量，腐殖質22-35份，石膏粉2-5份，1.0mol/L NaCl溶液適量，氯化鐵3-8份，硫酸亞鐵2-5份，濃氨水適量，玉米秸稈2-6份，生物炭1-3份，硫脲0.3-1份。

具體步驟如下：

（1）磁性沸石的制備：

①、配制濃度為1.0mol/L NaCl溶液，按沸石與NaCl溶液為1:10的質量比，向其中加入沸石，之后將其置于20-40℃的恒溫水浴鍋中，機械攪拌2-3小時， 然后用蒸餾水洗滌，過濾、烘干、研磨即得鈉型沸石；

②、將上述鈉型沸石加入到3-5倍的蒸餾水中，攪拌形成懸浮液，加入氯化鐵、硫酸亞鐵攪拌混合，置于60-80℃的恒溫水浴鍋中攪拌2-3小時，在攪拌的同時將濃氨水快速滴加到懸浮體系中，使溶液的 pH 值達到11-12后再攪拌10-25分鐘，之后將反應體系在60-80℃的恒溫水浴鍋中陳化1-3小時，用蒸餾水洗滌黑色沉淀物，過濾，于70-90℃的真空干燥至恒重，研磨即得磁性沸石；

（2）磁性沸石/腐殖質復合膠體的制備：

將腐殖質用3-5倍蒸餾水溶解配制成溶液，在40-60℃水浴中加熱20-40分鐘，加入步驟（1）磁性沸石，在水浴條件下機械攪拌1-3小時，冷卻至室溫后，置于70-90℃條件下烘干，形成深褐色晶體，研磨成粉末，過50-80 目篩，即得磁性沸石/腐殖質復合膠體；

（3）將玉米秸稈粉碎，經80-120目篩網篩分，之后將硫脲與篩分后玉米秸稈混合，置于100-150℃的溫度條件下保持60-70分鐘進行硫化改性，形成硫化改性玉米秸稈；

（4）赤泥基改性顆粒：

①、將赤泥置于煅燒爐中，在 200-300℃下煅燒 20-30 分鐘后冷卻取出，粉碎后過50-100 目篩，得赤泥顆粒備用；

②、將上述赤泥顆粒、步驟（2）磁性沸石/腐殖質復合膠體、石膏粉、生物炭混合，攪拌 2-4小時，再加入步驟（3）硫化改性玉米秸稈使所有粉料混合均勻，置混合粉料于圓盤造粒機中，控制造粒轉速 20-40r/min，按 0.4-0.6:1 的水灰比噴入水，置于造粒機中造粒成球 ；

（5）將步驟（4）所得顆粒自然風干30-40小時，之后將風干后的生球于40-50℃烘干5-7小時，自然冷卻，得到土壤修復調理劑。