一种土壤重金属钝化材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤改良技术领域，具体为土壤重金属钝化材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着工农业的迅猛增长，土壤重金属污染的问题越来越严重，我国面临的土壤重金属污染问题日益突出。据国家环保总局和国土资源部报道，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染严重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出，全国土壤总的超标率为16.1％，以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。我国污灌区面积约140万hm2，受cd、as、cr、pb、hg、cu、ni、zn等重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8％，其中又以hg和cd的污染面积最大；
3.常见的土壤修复技术包括物理修复技术、化学修复技术，以及生物修复技术等在具体的技术中，原位钝化修复技术已因其价格低廉、适用于不同土壤，且对土壤生物群落的影响小，而成为土壤修复的一种有前景的解决方案。其中，钝化材料是关键。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了土壤重金属钝化材料及其制备方法，解决了上述的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种土壤重金属钝化材料及其制备方法，包括一种土壤重金属钝化材料和一种制备方法，一种土壤重金属钝化材料由下原料制成：秸秆、纳米铁粉、纳米磁性氧化铁、生活污泥、磷矿石、硅藻土和去离子水；
8.一种制备方法包括以下步骤：
9.步骤一：制备秸秆，将秸秆进行漂洗，然后过滤并进行烘干；
10.步骤二：将烘干后的秸秆放入反应釜中进行加热裂解，并对产生的烟气进行冷凝收集，从而得到生物炭和木醋酸；
11.步骤三：制备污泥基生物炭粒，将生活污泥净化后进行脱水烘干，然后将污泥制成污泥颗粒，将制备好的污泥颗粒放入到反应釜中进行限氧高温热解法将干污泥颗粒制备成污泥基生物炭粒；
12.步骤四：制取磷矿石粉末，将磷矿石放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；
13.步骤五：制取硅藻土粉末，将硅藻土放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；
14.步骤六：制取生物炭粉，将生物炭放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；
15.步骤七：物料混合，将纳米铁粉和纳米磁性氧化铁以及制得的污泥基生物炭粒、磷
矿石粉末、硅藻土粉末和生物炭粉末依次加入搅拌机中，并加入去离子水进行充分混合，得到重金属钝化材料；
16.步骤八：将混合得到的钝化金属材料通过造粒机进行造粒，得到钝化金属材料颗粒；
17.步骤九：对湿润的钝化金属材料颗粒进行烘干，并进行装袋。
18.优选的，所述秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆的一种或几种。
19.优选的，所述生活污泥为将重金属去除处理后的生活污泥。
20.优选的，所述步骤四中筛选后的磷矿石粉末的粒径为5-10目。
21.优选的，所述步骤五中筛选后的硅藻土粉末的粒径为3-7目。
22.优选的，所述步骤六中筛选后的生物炭粉末的粒径为10-15目。
23.优选的，所述步骤九烘干后的钝化金属材料颗粒的粒径为1.7mm。
24.(三)有益效果
25.本发明提供了土壤重金属钝化材料及其制备方法，具备以下有益效果：
26.本发明的土壤重金属钝化材料及其制备方法，秸秆和生活污水来源方便，便于获取，生产成本低，制取的生物炭和污泥基生物炭粒均具有一定的吸附作用，可以对土壤中的金属进行吸附，并且还可以与土壤进行沤肥，从而提升土壤肥力，纳米铁粉可以在土壤中与重金属离子进行置换并将重金属吸附在纳米铁粉的表面，降低重金属离子含量，并且还会被生物炭和纳米磁性氧化铁进行吸附，从而可以实现对土壤中重金属的钝化和固化，减少重金属含量，降低土壤污染。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，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。
28.实施例1：
29.一种土壤重金属钝化材料及其制备方法，包括一种土壤重金属钝化材料和一种制备方法，一种土壤重金属钝化材料由下原料制成：秸秆、纳米铁粉、纳米磁性氧化铁、生活污泥、磷矿石、硅藻土和去离子水；
30.一种制备方法包括以下步骤：
31.步骤一：制备秸秆，将秸秆进行漂洗，然后过滤并进行烘干；
32.步骤二：将烘干后的秸秆放入反应釜中进行加热裂解，并对产生的烟气进行冷凝收集，从而得到生物炭和木醋酸，木醋酸就有酸性，可以在碱性大的土壤中进行酸碱中和，并且还含有k和na等元素，可以提升土壤肥力；
33.步骤三：制备污泥基生物炭粒，将生活污泥净化后进行脱水烘干，然后将污泥制成污泥颗粒，将制备好的污泥颗粒放入到反应釜中进行限氧高温热解法将干污泥颗粒制备成污泥基生物炭粒；
34.步骤四：制取磷矿石粉末，将磷矿石放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；
35.步骤五：制取硅藻土粉末，将硅藻土放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；
36.步骤六：制取生物炭粉，将生物炭放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；
37.步骤七：物料混合，将纳米铁粉和纳米磁性氧化铁以及制得的污泥基生物炭粒、磷矿石粉末、硅藻土粉末和生物炭粉末依次加入搅拌机中，并加入去离子水进行充分混合，得到重金属钝化材料；
38.步骤八：将混合得到的钝化金属材料通过造粒机进行造粒，得到钝化金属材料颗粒；
39.步骤九：对湿润的钝化金属材料颗粒进行烘干，并进行装袋。
40.秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆的一种或几种。
41.生活污泥为将重金属去除处理后的生活污泥，避免生活污水中原本存在的重金属再次污染土壤环境。
42.步骤四中筛选后的磷矿石粉末的粒径为5-10目，便于在后期混合时能够快速进行溶解与充分混合。
43.步骤五中筛选后的硅藻土粉末的粒径为3-7目，便于在后期混合时能够快速进行溶解与充分混合。
44.步骤六中筛选后的生物炭粉末的粒径为10-15目，便于在后期混合时能够快速进行溶解与充分混合。
45.步骤九烘干后的钝化金属材料颗粒的粒径为1.7mm，便于后期进行施肥，改善土壤环境，同时也便于与土壤进行混合，容易溶解。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种土壤重金属钝化材料及其制备方法，包括一种土壤重金属钝化材料和一种制备方法，一种土壤重金属钝化材料由下原料制成：秸秆、纳米铁粉、纳米磁性氧化铁、生活污泥、磷矿石、硅藻土和去离子水；一种制备方法包括以下步骤：步骤一：制备秸秆，将秸秆进行漂洗，然后过滤并进行烘干；步骤二：将烘干后的秸秆放入反应釜中进行加热裂解，并对产生的烟气进行冷凝收集，从而得到生物炭和木醋酸；步骤三：制备污泥基生物炭粒，将生活污泥净化后进行脱水烘干，然后将污泥制成污泥颗粒，将制备好的污泥颗粒放入到反应釜中进行限氧高温热解法将干污泥颗粒制备成污泥基生物炭粒；步骤四：制取磷矿石粉末，将磷矿石放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；步骤五：制取硅藻土粉末，将硅藻土放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；步骤六：制取生物炭粉，将生物炭放入粉碎机中进行粉碎，然后通过筛选机进行筛选；步骤七：物料混合，将纳米铁粉和纳米磁性氧化铁以及制得的污泥基生物炭粒、磷矿石粉末、硅藻土粉末和生物炭粉末依次加入搅拌机中，并加入去离子水进行充分混合，得到重金属钝化材料；步骤八：将混合得到的钝化金属材料通过造粒机进行造粒，得到钝化金属材料颗粒；步骤九：对湿润的钝化金属材料颗粒进行烘干，并进行装袋。2.根据权利要求1所述的一种土壤养分检测用取样装置，其特征在于：所述秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种土壤养分检测用取样装置，其特征在于：所述生活污泥为将重金属去除处理后的生活污泥。4.根据权利要求1所述的一种土壤养分检测用取样装置，其特征在于：所述步骤四中筛选后的磷矿石粉末的粒径为5-10目。5.根据权利要求1所述的一种土壤养分检测用取样装置，其特征在于：所述步骤五中筛选后的硅藻土粉末的粒径为3-7目。6.根据权利要求1所述的一种土壤养分检测用取样装置，其特征在于：所述步骤六中筛选后的生物炭粉末的粒径为10-15目。7.根据权利要求1所述的一种土壤养分检测用取样装置，其特征在于：所述步骤九烘干后的钝化金属材料颗粒的粒径为1.7mm。

技术总结
本发明提供一种土壤重金属钝化材料及其制备方法，包括一种土壤重金属钝化材料和一种制备方法，一种土壤重金属钝化材料由下原料制成：秸秆、纳米铁粉、纳米磁性氧化铁、生活污泥、磷矿石、硅藻土和去离子水。本发明秸秆和生活污水来源方便，便于获取，生产成本低，制取的生物炭和污泥基生物炭粒均具有一定的吸附作用，可以对土壤中的金属进行吸附，并且还可以与土壤进行沤肥，从而提升土壤肥力，纳米铁粉可以在土壤中与重金属离子进行置换并将重金属吸附在纳米铁粉的表面，降低重金属离子含量，并且还会被生物炭和纳米磁性氧化铁进行吸附，从而可以实现对土壤中重金属的钝化和固化，减少重金属含量，降低土壤污染。降低土壤污染。


技术研发人员：胡云喜 胡静 韦国栋 柳建明 周伟莉 李敏 余丙涛
受保护的技术使用者：重庆市农村土地整治中心 西部（重庆）地质科技创新研究院有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15