[发明专利]一种污染土壤修复材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种污染土壤修复材料的制备方法，属于土壤修复技术领域。所述的污染土壤修复材料，包括以下原料：膨润土，高岭土，草炭灰，改性生物质碳，磷石灰，聚合硫酸铁，聚乙烯醇；所述改性生物质炭由玉米芯、米糠、落叶等植物基质粉末与碳酸钙粉末高温煅烧得到。本发明所得污染土壤修复材料成本低廉，工艺简单，修复效率高，且无二次污染。

技术领域

本发明属于环境治理领域，具体涉及一种污染土壤修复材料及其制备方法。

背景技术

近几十年来，伴随着社会经济的快速发展，工业三废的排放、城市生活垃圾、污泥及农药化肥的不合理使用，我国土壤环境面临前所未有的挑战，其中重金属污染已经成为严峻的环境问题之一。土壤重金属污染可以影响农作物的产量和质量，并可通过食物链危害人类的健康。

目前，土壤重金属污染修复方法主要包括淋洗法、稳定化法、客土法、电动处理和植物修复等。根据美国环境保护局（USEPA）的推荐，稳定化法是土壤重金属复合污染治理的最有效、最经济的一类方法。粘土矿物常被用作修复剂的原材料，例如膨润土和高岭土，然而，天然黏土矿物中因存在自由水、吸附水、结构水和结晶水，以及相当比例的共生杂质的存在，削弱了整体的物化性能，从而使其的胶体性、吸附性等在实际应用中受到很大的影响。

稳定固定化技术，即通过化学钝化或改良材料固定土壤重金属，实现边修复边生产的综合效果，成为重金属污染农田修复的重要途径。重金属污染土壤的改良材料主要包括石灰性物质、磷酸盐类、无机矿物质和有机物料。传统的酸性土壤改良的方法是运用石灰或石灰石粉，增加土壤pH值，降低有效态重金属的含量。然而，大量或长期施用石灰不但会造成土壤板结，也会使土壤复酸化程度加强，引起土壤钙、钾、镁3种元素的平衡失调。有学者(易杰祥)建议在施用石灰改良的同时,应与其他碱性肥料(草木灰、火烧土等)配合使用。生物质电厂灰(指农业生产中产生的秸秆、谷壳等废弃物，通过燃烧将化学能转化为热能后残留的灰烬)pH8-12， 是一种较理想的碱性材料。 随着国家对生物质能发电的提倡， 生物质电厂灰的积压和资源化问题也日益凸显。当前，生物质电厂灰的一条有效的资源化过程中需用酸度调节剂，不但耗费酸资源和能量，而且使其失去对了酸性土壤改良的作用，这无疑是一种资源浪费。此外，部分专利也将生物质电厂灰制成土壤调理剂，如专利CN103497771A 和CN102424639B仅涉及以生物质电厂灰为主要原材料的土壤调理剂，但未涉及重金属污染土壤修复问题。生物质电厂灰价格低廉(60/吨)仅为石灰和磷灰石(500元/吨)的12.5％，但单一生物质电厂灰固定重金属的效果相对小于石灰和磷灰石。 因此，以生物质电厂灰为主要原材料改性后与一定比例的草炭灰和磷灰石混合，并按照一定的生产工艺制成颗粒材料，能有效克服粉状材料难以撒施问题，同时达到快速提高重金属污染酸性土壤pH， 改善土壤营养，有效固定土壤重金属并达到持久稳定，成为解决以上问题的关键。

目前降低或修复低土壤中重金属含量的方法有很多，但耗时较长且效果均不够理想。利用生物质活性炭吸附固定土壤重金属在国内外已有相关研究报道,但是直接使用生物质炭降低土壤中重金属效果并不理想。生物质活性炭的制备是一个受多因素影响和制约的复杂工艺过程，其原料及活化处理工艺的不同均会对活性炭的性能产生显著影响。目前研究中多采用硝酸对活性炭进行改性处理，能明显降低活性炭的灰分含量，降低活性炭的pH值，降低活性炭比表面积，增加活性炭的表面氧含量,从而对活性炭的结构及表面官能团产生较大的影响。但目前以硝酸盐类物质改性处理处理的活性炭进行土壤重金属污染修复的效果仍然是差强人意。长期以来，环保工作者渴望改进活性炭的改性方法，以提高活性炭对重金属污染土壤的修复效果，但均未获得明显进展。

因此本发明发明了一种有效的生物质炭改性措施以进一步增强其重金属吸附能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种污染土壤修复材料的制备方法。通过生物质炭的改性和优化组份、用量、方法等，提高了污染土壤修复材料的修复效果，降低生产成本，缩短修复周期，不破坏土壤结构和种植功能且无二次污染。