一种降解土壤重金属的有机肥及其制备方法与流程

    专利2026-05-15  8


    本发明属于农业,具体是指一种降解土壤重金属的有机肥及其制备方法。


    背景技术:

    1、农田重金属污染是由于废弃物中的重金属在土壤中过量沉积引起的,这些重金属包括汞、镉、铅、铬、砷等对生物有毒性的元素,以及具有一定毒性的锌、铜、镍等元素,主要来源于采矿废渣、农药、废水、污泥以及大气沉降等。

    2、土壤重金属污染不仅改变了土壤性质,还抑制了植物的生长和光合作用,并且重金属可以通过食物链传播至人类和动物体内,导致严重的健康问题;在治理土壤污染方面,原位钝化法因其简单易行、成本低廉且效果显著而被广泛应用于重金属污染土壤的治理,然而,原位钝化法存在底物选择性的问题,在实际的污染土壤中,复合污染现象十分常见,例如镉和铅的复合污染,因此,单一的修复技术很难同时降低多种重金属离子的生物有效性,导致修复效率低、不彻底,土壤中重金属污染浓度的高低导致植物生长缓慢,修复周期长,因此在实际应用中受到很大的限制。

    3、目前现有技术主要存在以下问题:土壤重金属污染修复效果不好。


    技术实现思路

    1、针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本发明提供了一种降解土壤重金属的有机肥及其制备方法,为了解决土壤重金属污染修复效果差的问题,本发明提出复合吸附剂加入有机肥中,通过改性壳聚糖提高壳聚糖的稳定性和吸附效果,同时以凹凸棒土负载纳米零价铁,克服纳米零价铁易团聚氧化的问题。

    2、为了实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:本发明提出了一种降解土壤重金属的有机肥,所述降解土壤重金属的有机肥包括如下重量份的组分:尿素5-8份、黄腐酸6-10份、有机肥30-40份、生物炭10-14份、草木灰12-16份、复合吸附剂20-30份,所述复合吸附剂为改性壳聚糖/凹凸棒土负载纳米零价铁。

    3、草木灰和生物炭对植物生长具有促进作用,草木灰富含钾元素,可以改善土壤的肥力,促进植物的生长和发育,生物炭则可以改善土壤结构,增加土壤孔隙度,提高土壤保水保肥能力,有利于植物的生长。

    4、尿素能够提供植物所需的氮元素,对植物的叶片生长、叶绿素合成和蛋白质合成等起着重要作用,氮是植物生长所必需的营养元素之一,它对植物的叶片生长、叶绿素合成和蛋白质合成等起着重要作用。

    5、黄腐酸可以与土壤中的矿质颗粒结合,改善土壤的结构,增加土壤的透气性和保水性,提高土壤的肥力,同时具有一定的降解能力,可以降解土壤中的有害物质,减少土壤污染。

    6、进一步地,所述复合吸附剂的制备方法包括如下步骤:

    7、(1)将1-2g壳聚糖投入到100ml乙酸溶液中,在40℃水浴和搅拌条件下使其溶解,然后将壳聚糖-乙酸溶液滴加到100ml的氢氧化钠溶液中,析出壳聚糖,清洗多次后转移至装有100ml乙醇的三口烧瓶中,得到壳聚糖混合液;

    8、(2)向步骤(1)所得壳聚糖混合液中加入环氧氯丙烷,在40℃水浴和搅拌的条件下反应24h,随后加入6-8ml多乙烯多胺,将水浴温度调节为60℃后再反应6-8h,最后再加入10-12ml多乙烯多胺、50ml氢氧化钠溶液和0.05g碘化钾反应10h,冷却至室温,抽滤后洗涤以除去未反应的成分,即得到改性壳聚糖;

    9、(3)取凹凸棒土加入六偏磷酸钠溶液中,搅拌30-60min,超声处理,静置4h后,将下层杂质去除,上层溶液经离心分离,去离子水洗涤2次,再用无水乙醇洗涤,放入85℃烘箱中干燥,研磨至200目过筛,得到纯化凹凸棒土;

    10、(4)取1-2g步骤(3)所得纯化凹凸棒土加入100ml氯化铁溶液中,超声处理后置于三口烧瓶中,在氮气氛围下,滴加100-120ml硼氢化钠溶液,反应结束后离心固体,无水乙醇洗涤多次后,60℃下干燥,得到改性凹凸棒土;

    11、(5)称取5-10g步骤(4)所得改性凹凸棒土置于烧杯中,另取一烧杯称取3-5g步骤(2)所得改性壳聚糖并加入100ml的0.2mol/l的盐酸使其充分溶解,随后将壳聚糖溶液倒入凹凸棒土中不断搅拌,混合均匀后添加100ml的0.2mol/l的naoh溶液持续搅拌,用超纯水洗至中性,烘干后得到复合吸附剂。

    12、进一步地,在步骤(1)中,所述乙酸溶液的体积分数为1.5%。

    13、进一步地,在步骤(1)和(2)中,所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/l。

    14、进一步地,在步骤(2)中,所述壳聚糖混合液与环氧氯丙烷的体积比为100:4-5。

    15、进一步地,在步骤(3)中,所述六偏磷酸钠溶液的浓度为0.01mol/l。

    16、进一步地,在步骤(3)中,所述超声处理的时间为20-30min,功率为200w。

    17、进一步地,在步骤(4)中,所述氯化铁溶液的浓度为0.05mol/l,硼氢化钠溶液的浓度为0.2mol/l。

    18、进一步地,在步骤(4)中,所述超声处理的时间为10-20min,功率为200w。

    19、本发明提供了一种降解土壤重金属的有机肥的制备方法,具体包括如下步骤:

    20、将尿素、有机肥混合均匀后,加入黄腐酸、生物炭、草木灰继续搅拌均匀,最后加入复合吸附剂,混合均匀,得到降解土壤重金属的有机肥。

    21、本发明取得的有益效果如下:

    22、壳聚糖在土壤外界条件(如酸、碱)的干预下容易发生溶解,导致吸附固化的效果差,通过与凹凸棒土复合后,进一步提高吸附容量的同时,降低了淋溶风险;壳聚糖本身机械性能,通过多乙烯多胺改性壳聚糖能够使壳聚糖更加稳定,同时增加壳聚糖羟基和氨类基团,提供更多吸附位点,提高对重金属的吸附性能;纳米零价铁比表面积较大,容易发生团聚,并且暴露于空气中极易氧化,在表面形成钝化层,使活性降低,凹凸棒土有较高的内外比表面积、较强的离子交换性,具有良好的吸附效果,使用凹凸棒土负载纳米零价铁能够充分发挥两者在吸附方面的优势,克服纳米零价铁易团聚氧化的问题,提高吸附效果。



    技术特征:

    1.一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:包括如下重量份的组分:尿素5-8份、黄腐酸6-10份、有机肥30-40份、生物炭10-14份、草木灰12-16份、复合吸附剂20-30份,所述复合吸附剂为改性壳聚糖/凹凸棒土负载纳米零价铁。

    2.根据权利要求1所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:所述复合吸附剂的制备方法包括如下步骤:

    3.根据权利要求2所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(1)中,所述乙酸溶液的体积分数为1.5%。

    4.根据权利要求3所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(1)和(2)中,所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/l。

    5.根据权利要求4所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(2)中,所述壳聚糖混合液与环氧氯丙烷的体积比为100:4-5。

    6.根据权利要求5所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(3)中,所述六偏磷酸钠溶液的浓度为0.01mol/l。

    7.根据权利要求6所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(3)中,所述超声处理的时间为20-30min,功率为200w。

    8.根据权利要求7所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(4)中,所述氯化铁溶液的浓度为0.05mol/l,硼氢化钠溶液的浓度为0.2mol/l。

    9.根据权利要求8所述的一种降解土壤重金属的有机肥,其特征在于:在步骤(4)中,所述超声处理的时间为10-20min,功率为200w。

    10.根据权利要求1-9任一项所述的一种降解土壤重金属的有机肥的制备方法,其特征在于:具体包括如下步骤:


    技术总结
    本发明公开了农业技术领域的一种降解土壤重金属的有机肥及其制备方法,降解土壤重金属的有机肥包括如下重量份的组分:尿素5‑8份、黄腐酸6‑10份、有机肥30‑40份、生物炭10‑14份、草木灰12‑16份、复合吸附剂20‑30份。本发明提出改性壳聚糖/凹凸棒土负载纳米零价铁复合吸附剂加入有机肥中,通过改性壳聚糖提高壳聚糖的稳定性和吸附效果,同时以凹凸棒土负载纳米零价铁,克服纳米零价铁易团聚氧化的问题。

    技术研发人员:尹苏宝,鄢涛,李伟
    受保护的技术使用者:江西龙言生物科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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