[发明专利]一种废弃物源钙盐-生物质炭复合材料的制备及其在土壤中的应用

说明书

一种废弃物源钙盐‑生物质炭复合材料的制备及其在土壤中的应用，属于材料制备与应用领域。所述发明将蛋壳废弃物和农林牧生物质废弃物混合，高温、无氧炭化，形成钙盐‑生物质炭复合材料，将其用于修复重金属污染酸性土壤。本发明巧妙的耦合了蛋壳废弃物和农林牧生物质废弃物的共炭化过程，低成本、一步、一锅式、便捷制备高性能钙盐‑生物质炭复合材料。该复合材料可缓释碱性钙盐，持续性提高土壤pH，钝化生物有效态重金属；复合物中的生物质炭稳定、孔隙结构发达，不仅可缓解单独钙盐施加产生的负作用，持久性增加土壤肥力，根本上改良酸性土壤，而且可高效钝化生物有效态重金属。

技术领域

本发明涉及材料制备及其应用领域，更具体地说，涉及一种废弃物源钙盐-生物质炭复合材料的制备及其在土壤中的应用。

背景技术

酸性土壤广泛分布于我国南方农作区，具有pH和有机质含量低的缺点，极度限制了该区域农业的发展。随着工业化进程的加快，酸性气体的大量排放，土壤酸化程度和范围将进一步加大。因此，酸性土壤的改良势在必行，重要且急迫。此外，南方各地区大量的矿山开采，导致酸性土壤中重金属超标现象比比皆是。值得注意的是，在酸性土壤中，重金属的游离态含量较高，即生物有效态含量较高，极易在农作物体内富集，进而对人体产生毒害。近些年，湖南省等地区陆续报道出水稻米粒中重金属超标事件。因此，在改良酸性土壤的同时，有必要强化对重金属污染现状的修复。

以废治污策略可同时实现废弃物资源化和环境修复，极大的降低了废弃物处置和环境修复成本，是农业环境领域的研究热点和重点，具有深远意义。蛋壳和农林牧生物质是生活和生产中常见的固体废弃物。已有研究将其用于修复酸性土壤和重金属污染土壤，但是并没有发挥出两种废弃物独有的特色和优势，其联用策略有待提高。

经检索，现有技术已有相关的申请案公开，如中国专利申请号为2018107292155，申请公布日为2018年11月13日的申请案公开了一种茶园土壤改良剂及其应用，其包括如下重量份数的各组分：生物炭12～25份、鸡蛋壳4～10份、腐植酸1.5～3.7份、羟基羧酸性化合物0.2～2.3份。该申请案中的土壤改良剂的主要成分为生物炭，生物炭本身呈碱性，它有较大的孔隙度和比表面积，还含有多种矿质元素；鸡蛋壳能提供蛋白和钙素，消耗土壤中的酸，还能为土壤提供优质的营养；腐植酸和羟基羧酸性化合物中含有羟基和羧基官能团，在酸性土壤中施用，对土壤中的氢离子和铝离子具有较强的交换能力和吸附作用；生物质和鸡蛋壳均为多孔结构，可以负载腐植酸和羟基羧酸性化合物，这几种物质按照配比配合施用增强了对酸性土壤的改良效果。上述申请案中组分较多，且均需单独制备，再混合使用，成本高，难以适用于面广量大的污染现状。

再如中国专利申请号为201610153166.6，申请公布日为2016年9月28日的申请案公开了本发明公开了一种光催化土壤重金属修复剂，下列重量份的原料制成：二氧化钛4-5、鸡蛋壳12-13、硝酸铵钙5-6、粉煤灰6-8、水葫芦粉10-14、焦磷酸钾2-4、去籽向日葵盘85-95、猪粪40-45、高岭土23-26、碳酸钙12-14、湿地松针叶32-35、水适量；该土壤修复剂使用有机生物质炭和有机发酵料等作为吸附载体，可将大量重金属离子和农药残留等有机污染物吸附在颗粒表面，通过土壤中透射光催化修复颗粒表面的二氧化钛，可将有机物氧化降解，从而达到较为彻底的清除土壤有害物的效果。上述申请案制备的修复剂虽然能够对土壤中重金属起到良好的吸附效果，然而制备过程较为复杂，耗材多，成本高、且需要发酵等耗时较长的制备过程，不利于大规模的生产利用。

基于现有技术的缺陷，亟需基于蛋壳废弃物和农林牧生物质废弃物发明一种简单、低成本、高效的修复-改良材料，实现边修复、边改良，助力我国重金属污染酸性土壤区域农作物安全高产、稳产。

发明内容

1.发明要解决的技术问题