一種改性礦物材料以及農(nóng)田土壤生態(tài)制劑的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于農(nóng)田土壤生態(tài)修復領域，具體的說，涉及一種改性礦物材料以及農(nóng)田 土壤生態(tài)制劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 新中國成立以來，尤其是改革開放三十多年來，我國的種植業(yè)生產(chǎn)取得了突破性 發(fā)展，中國近年來的糧食總產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一位。我們以不足世界10%的耕地，解決了約占 世界人口 22%的中國人的吃飯問題。種植業(yè)生產(chǎn)對我國經(jīng)濟的平穩(wěn)較快發(fā)展，起到了重要 的支撐作用，而對種植業(yè)生產(chǎn)最為直接的影響因素是耕地土壤質量的好壞?？梢?，土壤對于 我國國民經(jīng)濟發(fā)展和社會安定的重要性。目前我國土壤污染的總體形勢嚴峻。近年來頻發(fā) 的土壤重金屬污染事件，不僅對耕地與農(nóng)產(chǎn)品質量構成嚴重威脅，還會直接損害民眾身體 健康，影響社會穩(wěn)定。根據(jù)全國土壤污染調查結果顯示，全國受污染的耕地約有1.5億畝，占 18億畝耕地的8.3 %，多集中在經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)。我國每年因重金屬污染的糧食達1200萬 噸，造成的直接經(jīng)濟損失超過200億元。
[0003] 土壤污染主要包括重金屬污染、農(nóng)藥污染、化肥污染、有機物污染和放射性污染等 類型，而其中90%的污染土壤與重金屬有關。導致土壤污染的重金屬主要有汞（Hg)、鎘 (Cd)、鉛(Pb)、準金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素，也包括有一定毒性的鋅(Zn)、銅(Cu)、 鈷(Co)等常見元素。由于重金屬在土壤中不能被微生物所分解，因而會在土壤中不斷積累， 影響土壤性質，甚至可以轉化為毒性更大的烷基化合物，被植物和其他生物吸收、富集，進 而通過食物鏈在人、畜體內(nèi)蓄積，直接影響植物、動物甚至人類的健康。
[0004] 土壤修復與空氣和水污染的治理不同，其投資大、耗時長、過程更為復雜，而且很 容易產(chǎn)生二次污染。目前土壤污染的主要修復技術有工程修復、物理-化學修復、生物修復 及聯(lián)合修復技術等。工程修復技術具有徹底穩(wěn)定的優(yōu)點，但工程量大、投資費用高，會破壞 土體結構，引起土壤肥力下降。物理-化學修復技術具有周期短，可用于處理各種污染物等 優(yōu)點，但該方法易產(chǎn)生二次污染。生物修復技術具有成本低、無二次污染、處理效果好、易于 管理等優(yōu)點，但該方法不適合處理持久性有機污染物。聯(lián)合修復技術協(xié)同兩種或兩種以上 修復方法，修復效率高，可實現(xiàn)對混合污染土壤的修復。
[0005] 目前有關能夠有效去除土壤中重金屬污染，不會對土壤生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，同時 又能有效增強土壤肥力的技術專利還較少。公開號為CN104984992A的中國專利公開了一種 重金屬污染土壤壓濾淋洗修復的方法，該方法效率高，周期短，淋洗液用量少，且不會對土 壤結構產(chǎn)生破壞，但缺點是工作量大，處理成本較高，且容易產(chǎn)生二次污染。公開號為 CN104907329A的中國專利公開了一種礦區(qū)重金屬污染土壤固化/穩(wěn)定化處理的方法，該方 法以磷灰石、粉煤灰和生石灰為原料，制備了一種固化穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑原料來源廣泛，價 格低廉，通過吸附、沉淀、絡合等作用將重金屬離子包裹在凝膠顆粒中，有很好的吸附效果， 但隨著土壤環(huán)境的變化，這些重金屬離子有可能會形成反溶。公開號為CN104927871A的中 國專利公開了一種重金屬穩(wěn)定劑及使用該重金屬穩(wěn)定劑的方法，該穩(wěn)定劑以磷酸鹽、生石 灰、沸石粉和氯化鉀為原料，成本較低，可以實現(xiàn)重金屬的高穩(wěn)定化，有效防止了重金屬離 子的反溶和滲出，但該方法無法完全除去土壤中的重金屬離子。公開號為CN104959109A的 中國專利公開了一種硫酸木質素修飾海泡石吸附劑的制備方法，以儲量較為豐富的海泡石 和造紙工業(yè)副產(chǎn)物木質素為原料，制備了一種吸附劑，該方法操作簡單，成本低廉，綠色無 污染，可用于吸附多種重金屬元素，適用范圍廣，但該吸附劑還是無法完全去除土壤中的重 金屬，修復周期較長，且目前沒有較好的回收利用方法。公開號為CN104892324A的中國專利 公開了一種可以改善植物根際土壤微環(huán)境的有機肥料，配方主要以糖渣、金屬蛋白酶、膠凍 樣芽孢桿菌等為原料，既能改善土壤中的重金屬污染，又能降低土壤鹽漬化，增強土壤肥 力，提高微生物生存環(huán)境，但該方法肥料發(fā)酵周期較長，處理重金屬污染的效果也不夠顯 著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種低成本、高效率、易于操作的改 性礦物材料以及農(nóng)田土壤生態(tài)制劑的制備方法。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0008] 本發(fā)明的一種改性礦物材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0009] (a)將坡縷石加入去離子水中制備混合液，在超聲波作用下超聲分散10-30分鐘， 所述的去離子水:坡縷石的比例為IOml: Ig_30ml: Ig;
[0010] (b)將所述混合液送入均質機中分散5-15分鐘形成凝膠，均質機轉速為10000-12000轉/分鐘；
[0011] (c)稱取3-巰丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入至均質機中的混合 液中分散10-20分鐘，均質機轉速為10000-12000轉/分鐘，所述的3-巰丙基三乙氧基硅烷： 3_氨丙基三乙氧基硅烷:坡縷石的質量比為3:3:10-5:5:10;
[0012] (d)將均質機中的混合液送至四口瓶中，升溫至50-60°C左右，反應30-60min，然后 冷卻至20-30°C，抽濾得到固體，用蒸餾水淋洗至pH為6-8;
[0013 ] (e)將所述固體烘干，得到改性礦物材料。
[0014]農(nóng)田土壤生態(tài)制劑的制備方法，它包括以下步驟：
[0015] (a)將改性礦物材料與畜禽糞便、秸桿粉末按質量比1:3:3-1:5:5進行混合得到混 合物；
[0016] (b)向所述的混合物中加入占混合物質量3 % -5 %的嗜熱復合微生物菌劑，充分攪 拌，混合均勾；
[0017] (c)將混合物料置于高溫發(fā)酵設備內(nèi)，電熱升溫至80-100°C并保溫4-8h;
[0018] (d)將充分發(fā)酵干燥后的物料通過造粒機制成顆粒狀，包裝，得到農(nóng)田土壤生態(tài)制 劑成品。
[0019] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] (1)用于制備改性礦物材料的原料坡縷石來源廣泛，儲量豐富，可有效降低生產(chǎn)成 本。
[0021] (2)對畜禽糞便、秸桿粉末等廢棄物加以循環(huán)利用，重新發(fā)揮價值，同時避免了對 環(huán)境造成的污染；
[0022] (3)制備的改性礦物材料表面含有大量巰基、氨基和羥基，具有強吸附性、離子交 換性和催化作用，可以和重金屬離子或有機物發(fā)生離子交換或形成配位鍵，有效修復重金 屬污染。
[0023] (4)制備的農(nóng)田土壤生態(tài)制劑肥力高，易于被農(nóng)作物吸收，肥料利用率可提高 10%-20%〇
[0024] (5)制備的農(nóng)田土壤生態(tài)制劑，能較好地調節(jié)土壤酸堿度，增強土壤的保水透氣 性，能夠避免傳統(tǒng)化學肥料所帶來的環(huán)境污染和土壤板結等問題。
[0025] (6)坡縷石中富含0&、211、1%、？6等元素，可有效補充農(nóng)作物生長過程中所需的微量 元素。
[0026] (7)農(nóng)田土壤生態(tài)制劑使用方便，營養(yǎng)元素全面，適用于大多數(shù)農(nóng)作物的生長，可 直接灑至農(nóng)田中，有效改良生態(tài)系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的一種改性礦物材料的制備方法流程簡圖；
[0028]圖2是本發(fā)明的一種農(nóng)田土壤生態(tài)制劑的制備方法流程簡圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0030] 本發(fā)明的一種改性礦物材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0031] (a)將坡縷石加入去離子水中制備混合液，在超聲波作用下超聲分散10-30分鐘， 所述的去離子水:坡縷石的比例為IOml: Ig_30ml: Ig;
[0032] (b)將所述混合液送入均質機中分散5-15分鐘形成凝膠，均質機轉速為10000-12000轉/分鐘；
[0033] (c)稱取3-巰丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入至均質機中的混合 液中分散10-20分鐘，均質機轉速為10000-12000轉/分鐘，所述的3-巰丙基三乙氧基硅烷： 3_氨丙基三乙氧基硅烷:坡縷石的質量比為3:3:10-5:5:10;
[0034] (d)將均質機中的混合液送至四口瓶中，升溫至50-60°C左右，反應30-60min，然后 冷卻至20-30°C，抽濾得到固體，用蒸餾水淋洗至pH為6-8;
[0035] (e)將所述固體烘干，得到改性礦物材料。
[0036]農(nóng)田土壤生態(tài)制劑的制備方法，它包括以下步驟：
[0037] (a)將改性礦物材料與畜禽糞便、秸桿粉末按質量比1:3:3-1:5:5進行混合得到混 合物；
[0038] (b)向所述的混合物中加入占混合物質量3%_5%的嗜熱復合微生物菌劑，充分攪 拌，混合均勾；
[0039] (c)將混合物料置于高溫發(fā)酵設備內(nèi)，電熱升溫至80_100°C并保溫4_8h;
[0040] (d)將充分發(fā)酵干燥后的物料通過造粒機制成顆粒狀，包裝，得到農(nóng)田土壤生態(tài)制 劑成品。
[0041] 改性礦物材料對重金屬離子的吸附能力大大提高，其原因在于：
[0042] (1)坡縷石自身具有多孔納米結構，具有極高的比表面積，對重金屬形成強大的吸 附能力；
[0043] (2)經(jīng)過巰基和氨基改性后的礦物材料，具有強吸附性、離子交換性和催化作用， 可以和重金屬離子或有機物發(fā)生離子交換或形成配位鍵，有效修復重金屬污染；
[0044] (3)改性礦物材料具有較長的壽命周期，對多種重金屬和有機物均有良好的吸附 效果，不受土壤酸堿性的影響，且不會對環(huán)境造成二次污染。
[0045] 實施例1
[0046] 制備改性礦物材料，具體步驟為：
[0047] (a)將10.0 g坡縷石加入100mL的去離子水中制備混合液，在超聲波作用下超聲分 散10分鐘；
[0048] (b)將所述混合液轉送入均質機中分散5分鐘形成凝膠，均質機轉速10 0 0 0轉/分 鐘；
[