[发明专利]一种多效环保硅基土壤重金属钝化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种多效环保硅基土壤重金属钝化剂，属于土壤重金属污染修复治理领域。该多效环保硅基土壤重金属钝化剂其原料组分及制备工艺是：1)原料配比：原料包括蒙脱石、碳酸钠及氢氧化钠；2)制备过程：包括低温焙烧、熟料洗涤、脱水烘干及粉碎、成球及修饰等。本发明以蒙脱石为原材料，将土壤重金属污染修复与农作物增产相结合，采用添加活化剂、热处理等工艺方法，使蒙脱石中晶态硅和无定型硅转变为植物可利用性有效硅，用于制备新型硅酸盐土壤重金属钝化剂。本发明的钝化剂产品可有效降低土壤中多种重金属有效态比例(多效性)，从而促进作物生长，并使得农作物中重金属含量能够达到国家相关食用标准。

技术领域

本发明属于土壤重金属修复领域的钝化剂，特别是涉及一种多效环保硅基土壤重金 属钝化剂及其制备方法与应用，可同时降低土壤中重金属的有效态。

背景技术

据统计，我国受Cd、Pb、As、Cr等污染的耕地面积近2000万hm²，约占总耕地面 积的1/5。珠三角部分城市有近40％的农田土壤重金属污染超标，其中10％属严重超标。

目前治理土壤重金属污染的技术都有一定的局限。迄今为止，还没有一项技术可以 很好的解决土壤重金属污染问题。因此，急切需要研究一种简单、高效而经济的治理方法来处理重金属污染土壤。

重金属钝化剂可原位施加，降低农田土壤中重金属的活性，从而抑制作物对重金属 的吸收，具有良好的应用前景。目前，常用的土壤重金属钝化剂主要包括磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐等。研究表明，磷酸盐钝化剂对Pb有较好固定效果，但存在成本高、施加 量大、易导致土壤酸化和临近水体富营养化等问题。

碳酸盐钝化剂主要通过与重金属反应形成沉淀实现钝化目的，可显著影响土壤理化 性质，并对作物造成减产等不良影响。硅酸盐钝化剂与前两者相比具有来源广、不改变土壤理化性质和结构、不引入二次污染等优点。

硅酸盐类重金属钝化剂可通过与重金属形成硅酸化合物、影响根际氧化还原力降低 重金属活性、改善土壤pH值抑制植物对重金属的吸附、改变重金属形态并阻碍重金属向植株地上部分迁移等方式，降低土壤中重金属的活性并抑制植物吸收，从而可实现土 壤重金属污染的修复。

同时，硅作为一种植物营养元素，我国土壤普遍缺硅，而硅酸盐钝化剂具有补充硅源、促进作物增产的显著效果。

目前，治理土壤重金属常用的钝化剂有磷酸盐和碳酸盐，存在成本高、持效短、土壤酸化和二次污染等问题，难以大规模推广应用。

硅酸盐钝化剂与前两者相比具有来源广、不改变土壤理化性质、缓释等优点，但却存在钝化能力有限、效果单一、施用量大等技术问题。目前对硅酸盐重金属钝化剂的研 究仅限于硅肥增产及对单一重金属的吸附。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多效环保硅基土壤重金属钝化剂，利用蒙脱石制备的长 效土壤重金属钝化剂中活性硅含量可达25-30％(硅基)。

本发明的另一目的是提供一种上述多效环保硅基土壤重金属钝化剂的制备方法及 应用，前期盆栽和小型农田试验表明，研发的钝化剂产品可有效降低土壤中多种重金属有效态比例(多效性)，从而促进作物生长，并使得农作物中重金属含量能够达到国家 相关食用标准。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种多效环保硅基土壤重金属钝化剂，包括所述土壤重金属钝化剂，其原料包含组 分：蒙脱石、碳酸钠及氢氧化钠，三者质量比例为1：(0.3～0.5)：(0.2～0.25)。

另外，本发明还提供一种多效环保硅基土壤重金属钝化剂的制备方法，包括以下步 骤：

1)低温焙烧：先将蒙脱石、碳酸钠及氢氧化钠按照质量比例进行混合，混合均匀后采用电加热连续进料式管式炉进行活化焙烧；