[发明专利]凹凸棒石-稻秸复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种凹凸棒石‑稻秸复合材料的制备方法，包括制作原料，原料包括稻秸、接种物和凹凸棒石；将稻秸和凹凸棒石进行混合，其中凹凸棒石的质量为稻秸质量的25％～125％；向上个步骤所得的混合物中加入尿素，将混合物的C/N调至25:1；向上个步骤所得的混合物中加入已活化的接种物，混合均匀后调节pH值为7～9；将上个步骤所得的混合物进行厌氧发酵，发酵时间为40～55d；过滤上个步骤所得的产物，将过滤得到的滤体进行风干，并将其烘干至恒重，得到复合材料。本发明利用稻秸发酵复配凹凸棒石制备的复合材料含有亚甲基、胺基和酯基等官能团，对结合重金属能够起到重要作用，显著提高了凹凸棒石‑稻秸复合材料的性能，在实际应用方面具有长远的意义。

技术领域

本发明涉及资源化利用及重金属污染修复技术领域，尤其是指一种凹凸棒石-稻秸复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

现阶段的研究中，重金属镉污染土壤的治理方法主要包括物理修复和化学修复，其中物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中分离或者去除的方法，常见的有土壤淋洗方法、工程措施、电热修复方法等，上述将重金属镉从土壤中提取出来的方法难度很高、耗时长，或者是方法上存在施工困难、成本高以及二次污染等问题。另外化学修复的原理是通过向土壤中添加改良剂调节和改变土壤的理化性质，使重金属发生沉淀、吸附、拮抗、离子交换和氧化还原等一系列化学反应，减少其在土壤中的迁移转化作用，减少植物对重金属的吸收，从而降低了重金属的环境风险，达到修复和治理污染的目的。目前常用的改良剂有石灰、粘土矿物、碱性磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐和促进还原作用的有机物质。针对土壤中重金属复合污染，将多种钝化材料进行配施表现出良好的修复效果。如专利《一种用于稻田土壤的铅镉复合改良剂及其制备和应用方法》(CN 103143557B)，通过将碳酸钙、羟基磷灰石、海泡石和沸石不同比例混合，实现对稻田土壤中铅镉的固定。专利《一种铁基生物炭材料、其制备工艺以及其在土壤污染治理中的应用》(CN104388094 B)以生物质为原料，加入含铁化合物，能有效降低土壤中砷镉的生物有效性。

凹凸棒石是一种过渡性层链状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，晶体结构的特殊性赋予它优异的吸附及离子交换性能等。近年来，凹凸棒石黏土多应用于土壤重金属离子的钝化等，国内外有研究报道凹凸棒石在一定条件下可吸附氨氮。农作物稻秸经厌氧发酵后产生沼气，沼肥可作有机肥和理想的土壤改良剂。因此利用物理、化学方法将凹凸棒石和稻秸组合制备成具有新性能、新结构的复合材料，在重金属镉污染土壤修复上具有很大的应用潜力。

目前，以凹凸棒石与稻秸为原料通过厌氧发酵法制备复合材料的研究未见有报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种凹凸棒石-稻秸复合材料的制备方法，包括：

步骤一：制作原料，原料包括稻秸、接种物和凹凸棒石；

步骤二：将所述稻秸和所述凹凸棒石进行混合，其中所述凹凸棒石的质量为所述稻秸质量的25％～125％；

步骤三：向步骤二所得的混合物中加入尿素，将所述混合物的C/N调至25:1；

步骤四：向步骤三所得的混合物中加入已活化的所述接种物，混合均匀后调节pH值为7～9；

步骤五：将步骤四所得的混合物进行厌氧发酵，发酵时间为40～55d；

步骤六:过滤步骤五所得的产物，将过滤得到的滤体进行风干，并将其烘干至恒重，得到复合材料。

在本发明的一个实施例中，步骤一中所述稻秸原料的制作包括：选取稻秸，将所述稻秸铡碎至2～3cm，并离心粉碎至15～20目。

在本发明的一个实施例中，步骤一中所述凹凸棒石原料的制作包括：选取凹凸棒石，将所述凹凸棒石粉碎至180～200目。

在本发明的一个实施例中，步骤二中所述凹凸棒石的质量为所述稻秸质量的25％、50％、75％、100％和125％。