[发明专利]一种适用于农田土壤重金属污染的钝化剂及其制备方法

说明书

本发明属于土壤重金属污染领域，具体涉及一种适用于农田土壤重金属污染的钝化剂及其制备方法。该钝化剂包括秸秆生物质炭、木质素磺酸钠、硫酸亚铁、硅基化合物、抗氧化剂、pH调节剂和去离子水。本发明还提供了该钝化剂的制备方法，通过对作物秸秆进行炭化、纳米改性制得纳米级生物质炭，在此基础上加入木质素磺酸钠以及硫酸亚铁溶液，经加热、搅拌、烘干后再与硅基化合物混合，制成的土壤钝化剂能够有效吸附、钝化重金属污染物，并改善土壤理化性质，提高肥力。

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染领域，尤其涉及一种适用于农田土壤重金属污染的钝化剂及其制备方法。

背景技术

当前我国土壤污染呈日趋加剧的态势，范围不断扩大，在工业点源污染未得到有效治理的同时，农业产业化发展带来的农业面源污染越来越突出，呈现点源与面源污染并存，生活与工业污染叠加，各种污染物相互交织的局面。国土资源部统计表明，目前全国耕种土地面积的1％以上已受重金属污染。重金属污染耕地带来的直接后果是耕地质量下降，导致农产品的品质和质量下降，对人体健康带来潜在危害。

现有技术中，对于农田重金属污染土壤的修复主要包括物理、化学和生物三大类修复方法，每种修复方法都有其优缺点。目前，针对农田土壤中多种重金属并存的复合污染的修复主要集中在原位钝化法。这种方法具有成本较低、修复快速、操作简单、不影响农业生产等特点，对大面积农田土壤重金属污染的修复具有较突出的优越性，能更好地满足当前我国治理土壤重金属污染以及保障农产品安全生产的迫切要求。

钝化剂包括有机钝化剂和无机钝化剂。施用无机钝化剂能大幅度降低土壤中有效态重金属的含量，进而有效抑制植物体内含量且效果持久，但大量施用无机钝化剂会降低土壤生产功能。有机钝化剂兼具钝化重金属及改善土壤理化性质两种功能，但易分解，钝化作用不持久。因此，如何有效地将无机和有机钝化剂相结合，制备出适用于农田土壤的复合型钝化剂，从而同时降低土壤中砷、镉、铬、铅和汞的有效性，具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中无机钝化剂对土壤性质破坏大、有机钝化剂效果不持久、单独应用均存在不足的问题，本发明提供一种既能同时降低钝化剂对土壤性质的破坏程度、又能加强钝化剂钝化作用持久性的土壤重金属污染的复合钝化剂。

实现本发明目的的技术方案是：

一种适用于农田土壤重金属污染的钝化剂，原材料按重量份组成为：秸秆生物质炭40-60份、木质素磺酸钠20-40份、硫酸亚铁20-40份、硅基化合物20-30份、抗氧化剂0.2-0.6份、pH调节剂和适量水。

所述生物质炭原料包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高粱秆中任意一种或几种。

所述木质素磺酸钠pH值4-6。

所述硫酸亚铁溶液浓度为10-30wt％。

所述硅基化合物为高岭土、蒙脱石、凹凸棒土、膨润土、硅藻土、海泡石中的一种或者几种。

所述硅基化合物颗粒度小于100目。

所述抗氧化剂为柠檬酸和铁粉质量比为1:4-1:6。

本发明还提供了一种适用于农田土壤重金属污染的钝化剂制备工艺，步骤如下：

(1)将秸秆原料加入热解炭化炉中，在高温无氧条件下制得生物质炭，经冷却、研磨、过筛后备用；

(2)将生物质炭和适量去离子水加入反应釜中，搅拌速度为3000-5000r/min，超声波频率80kHz，搅拌2-3h，制得纳米级生物质炭；

(3)用pH调节剂调节步骤(2)制得的产物的pH值至4-6，加入木质素磺酸钠、硫酸亚铁溶液和抗氧化剂，温度70-90℃，搅拌速度300-500r/min，搅拌0.5-1h；