[发明专利]一种生物炭基镉污染土壤调理剂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种生物炭镉污染土壤调理剂的制备方法及应用，所述制备方法包括以下步骤：1)将生物质材料与污泥混合，或者单独使用污泥，调整含水率至10％～90％，加入钙质原料，在缺氧或无氧环境下高温碳化，制得载钙生物炭；2)将沸石粉加入可溶磷溶液中，浸泡处理，静置后风干制得磷改性沸石；3)将步骤1)制得的载钙生物炭与步骤2)制得磷改性沸石按2～5:1的比例混合均匀，保湿陈化、干燥即得。本发明工艺简单，能耗低，加工过程无污染排放。所述生物炭镉污染土壤调理剂按一定比例与土壤混合使用，可减少植物对重金属镉吸收30％～50％。

技术领域

本发明涉及土壤调理剂的制备方法，尤其涉及一种生物炭镉污染土壤调理剂的制备方法与应用。

背景技术

重金属镉是人体非必要元素，在人体中超标，可能会引起多种疾病。世界卫生组织建议每日镉的摄入量不应超过68μg，然而粮食中镉污染极易导致人体镉的摄入量超标。有研究表明，水稻是吸镉能力超强的谷类作物。因此调理水稻农作田中镉含量显得尤为重要。

生物炭是一种新型的材料，具有疏松多孔、比表面积大、表面带有大量负电荷等特点，这些特征使生物炭具有良好的吸附特性，作为土壤结构的改良剂或者制成土壤污染的修复剂，生物炭能够提高酸性土壤pH值，增加阳离子交换量，从而吸附土壤中的污染物和重金属，降低重金属在农作物体内的累积。

在现有专利技术，通常将钙、磷等作用物采用溶液浸泡的方式，将其负载于生物质材料上，干燥后再进行制炭。如此通过吸附负载的方式，钙、磷等作用物的吸附量往往是有限。目前也有将生物炭负载钙后再吸附磷，但其工艺繁杂，并且剩余溶液易产生二次污染。而常用的熟石灰、石灰石等钙质原料在制备炭的过程中，易被高温分解，形成粘附在植物纤维上的不完整晶型活性钙物质。

发明内容

基于上述背景技术，本发明的目的在于提供一种工艺简单，能耗低，加工过程无污染的生物炭基镉污染土壤调节剂的制备方法。

所述制备方法包括以下步骤：

1)将污泥或生物质材料与污泥的混合物，调整含水率至10％～90％，加入钙质原料，在缺氧或无氧环境下，高温碳化，制得载钙生物炭；

2)将沸石粉加入可溶磷溶液中，浸泡处理，静置后风干制得磷改性沸石；

3)将步骤1)制得的载钙生物炭与步骤2)制得磷改性沸石按2～5:1的比例混合均匀，保湿陈化、干燥即得。

本发明所述的制备方法是在高含水率的情况下进行；保持较高的含水率不仅使得生物质材料与污泥进一步混合均匀，还能促使钙物质能都吸附在水膜层上，在碳化过程中，促进其溶解，有利于人分解后活性改粘附在生物炭上。

所述干燥具体的干燥温度不高于50℃。干燥后还包括粉碎造粒，经过10～15目过筛，即得。

所述生物质材料选自木材、竹子、秸秆或稻壳中的一种或多种；所述木材、竹子不限于种类，可采用生产过程中获得的下脚料，或者废弃的竹制品或木制品等。

其中，所述生物质材料被粉碎后使用。

所述污泥中含有一定量的有机质及水分，本发明优先采用市政污泥，可实现市政污泥的回收利用。

本发明进一步提出地，所述污泥中有机质含量在所述污泥中的质量不低于30％。

所述污泥中不仅仅含有有机质，其还含有一定量的磷元素；由于本发明后续需要添加磷盐，因此采用污泥可进一步降低后期磷改性的沸石的用量，进一步节约成本。

所述污泥需检测重金属含量后才能使用，所述污泥中重金属的含量必须符合肥料标准GB18877-2002相关要求。

其中，所述污泥可直接使用，可不预先脱水，与所述生物质材料混匀后，再调整含水率。