[发明专利]一种基于石墨烯的酸化土壤调理剂

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯的酸化土壤调理剂，包括以下步骤：(1)嗜酸菌的分离：(2)石墨烯的制备：(3)磁性氧化石墨烯复合材料的制备：(4)土壤调节剂制备：向离心收集的磁性氧化石墨烯内添加嗜酸菌粉，添加比例为磁性氧化石墨烯与嗜酸菌粉的质量比为1:0.5，常温搅拌，并通过超声清洗器常温分散0.5h，冷冻干燥至粉末，密封备用。本发明以石墨烯为基材，融合嗜酸菌，吸附重金属，改善土壤环境，加快酸性土壤的改良速度，提高土壤的抗酸化力。

技术领域

本发明涉及酸化土壤调理剂技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的酸化土壤调理剂。

背景技术

土壤酸化不仅会导致农作物大幅度减产甚至绝收，而且会促进重金属等有害物质在农产品中吸收积累，威胁国家粮食安全和民众健康。目前，改善酸化土壤使用较多的是生石灰、石灰氮，但是生石灰在撒入酸性土壤时，会剧烈放热，加速土壤中有机质的分解，造成土壤板结，影响农作物对磷、微量元素的吸收，降低土壤的肥力，也会影响土壤中微生物的生长，影响土壤的有机质。且生石灰还含有大量的重金属元素，会造成土壤的污染。

有研究发现，氧化石墨烯比表面积大、表面丰富的含氧官能团，为重金属吸附提供更多吸附位点。研究人员对氧化石墨烯的吸附性能进行了研究。Yang等研究发现氧化石墨烯的吸附性能良好，其对水溶液中CU²⁺的吸附量可达46.6mg/g，吸附CU²⁺后的氧化石墨烯发生折叠/聚合，并在氧化石墨烯表面出现类似重金属晶体物质。在重金属污染治理方面，氧化石墨烯具备良好的应用前景，但因为氧化石墨烯的亲水性，使得吸附重金属离子的氧化石墨烯不容易从水中分离，容易造成二次污染。通过磁性改性制得的磁性氧化石墨烯，使其在外部磁场下，实现快速分离吸附重金属离子后的磁性氧化石墨烯。邓佳等采用原位共沉淀的方法制得的磁性氧化石墨烯，其对水溶液中CO²⁺的最大吸附量为16.56mg/g。Liu等以甲基丙烯基甲酯为Fe₃O₄负载氧化石墨烯的介质，制得三维复合纳米材料，该复合纳米材料对水溶液中Cr(VI)的平衡吸附量可以达到191.7mg/g。

虽然氧化石墨烯复合材料能够较大程度的吸附重金属，改善土壤环境，但是这种土壤调节剂是一种化学调节剂，虽然能调节土壤环境，但是土壤内的生物基质已经受到破坏，即使使用这种复合材料，也不能够将土壤内生物活性提高到最大，且土壤的抗酸化能力也较弱。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于石墨烯的酸化土壤调理剂。

根据本申请实施例提供的技术方案，一种基于石墨烯的酸化土壤调理剂，包括以下步骤：

(1)嗜酸菌的分离：利用微生物分离技术，在酸化土壤中筛选出一株嗜酸菌，并通过培养、纯化，得到纯化的活性嗜酸菌，并使用冷冻干燥机干燥成粉状备用；

(2)石墨烯的制备：采用电化学方法制作石墨烯，80℃烘干备用；

(3)磁性氧化石墨烯复合材料的制备：取0.5g氧化石墨烯加入300ml去离子水中，超声1.5h，得到溶液A；

称取摩尔比为1:2的FeSO₄·7H₂O、FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，溶解得溶液B；

将溶液B缓慢加入到溶液A内，恒温90℃，边搅拌边加入1M氢氧化钠，直至pH＝10.0±0.2，然后加热搅拌2h，室温冷却2h，再用无水乙醇和去离子水清洗，并使用离心机收集沉淀，备用；

(4)土壤调节剂制备：向离心收集的磁性氧化石墨烯内添加嗜酸菌粉，添加比例为磁性氧化石墨烯与嗜酸菌粉的质量比为1:0.5，常温搅拌，并通过超声清洗器常温分散0.5h，冷冻干燥至粉末，密封备用。