[发明专利]基于碱渣无害化和资源化处理的土壤调理剂及其制备

说明书

本发明公开一种土壤调理剂，以碱渣为原料，依次经脱氯、超声活化和水热处理，制得的调理剂对重金属污染土壤具有优异的修复性能，Pb和As的去除效率高，且能够显著增加土壤团粒结构，提升土壤容重。

技术领域

本发明属于土壤改良剂领域，具体涉及一种基于碱渣无害化和资源化处理的土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

在农药、废水、污泥和大气沉降等因素的影响下，我国土壤重金属污染日趋严重，已成为生态环境和农林业可持续发展的一个主要障碍。重金属污染在土壤中不易随水淋溶，不能被土壤微生物分解，会在土壤环境中逐渐累积，甚至，某些重金属元素可转化为毒性更大的甲基化合物，或者通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。针对土壤重金属污染的治理意义重大，但当前面临手段有限、效率低、成本高等问题，治理难度较大。

碱渣是氨碱法制碱过程中的主要副产物，成份包含碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、二氧化硅等，同时还含有铁、铝、钠、钾等元素。碱渣年产量巨大，占纯碱产量的近1/3，但由于技术限制或较高的处理成本，大部分碱渣得不到合理利用，仅以地表堆积的方式暂行处理，不仅侵占大量土地，而且对周边环境造成了严重污染。

近年来，将碱渣应用于土壤重金属污染治理得到了越来越多的关注。例如，CN107033910A、CN103242849A、CN108410474A、CN108048110A 分别公开了一种包含碱渣的酸性土壤调理剂，其中的碱渣组分能够有效改善土壤酸性，降低土壤中重金属活性；CN108676564A公开了一种经由碱渣和豆秆混合共同热解炭化而得到的酸性土壤调理剂，具有较好的重金属去除效率；CN103977754A公开了一种利用碱渣制备重金属吸附剂的方法，所得产物对Pb、Cd、Cu和Ni表现出了一定的吸附效率。但是从实际应用前景来看，这些方案仍然存在明显不足，具体表现为：碱渣主要作用途径仅在于提升土壤pH值，藉此使重金属离子形成氢氧化物等难溶性沉淀进而达到降低重金属离子活性和迁移性的目的，但此时重金属难溶物的独立性仍然很高，在因酸沉降、淋溶等原因导致土壤复酸时，重金属易被再次活化；碱渣不是调理剂的主要组分，消耗量少，对碱渣积存量的消耗有限；二次合成产物的产量低，碱渣无法物尽其用，且存在二次污染物(滤渣)处理的问题；对适用重金属过分强调广谱性，针对性研究不足，效率有待提升。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的主要在于提供一种土壤调理剂。以碱渣为原料，依次经脱氯、超声活化和水热处理，制得的调理剂对重金属污染土壤具有优异的修复性能，Pb和As的去除效率高，且能够显著增加土壤团粒结构，提升土壤容重。

具体来说，本发明的土壤调理剂，其特征在于，通过下列步骤制备而成：

S1.水浸脱氯

将碱渣粉碎，过筛，然后以1：2-4的质量比加入水中，在搅拌条件下进行水浸处理15-40分钟，过滤得到脱氯碱渣；

S2.超声活化

将脱氯碱渣与乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)的水溶液以1:3-5 的质量比混合配制成浆液，搅拌混合均匀后超声处理10-20分钟，超声处理的功率为200-600W，频率为60-80KHz；

S3.水热处理

以质量比3-4:1称取鼠李糖脂和十二烷基硫酸钠(SDS)，混合后加入含5-10％乙醇的水中溶解，形成表面活性剂总浓度为0.2-1wt％的溶液；

取上述溶液，以体积比2-4:1的比例与步骤(2)超声处理后的浆液混合，搅拌均匀后，移入高压反应釜中，密封后于120-140℃反应6-8小时；

S4.后处理

冷却后过滤，水洗，干燥，得到所述土壤调理剂。