CN108998041A - 一种用于重金属污染土壤的处理药剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于重金属污染土壤的处理药剂及其制备方法，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠2.4‑4.7份、氨基酸1.6‑3份、铝矾土10‑15.8份、糠醛3.4‑5.6份、聚丙烯12‑18.7份、乙酸乙酯4.2‑6.6份、乙二醇9‑13.5份、磁石粉4.5‑6份、纤维素2.2‑3.5份、甲硝唑2‑4份和菌菇下脚料11‑15份。本发明通过对不同的原料采用不同的制备工艺，制备成不同的产物，将不同的产物在一起混合并且发挥协同作用，改变成品的表面官能团，可以与土壤中的重金属离子反应，生成不溶于水的稳定化合物，可以将重金属从土壤中除去，重金属去除率高于现有产品。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，具体是一种用于重金属污染土壤的处理药剂。
背景技术
土壤是指地球表面的一层疏松的物质，由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气、微生物等组成，能生长植物。土壤由岩石风化而成的矿物质、动植物，微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质)，氧化的腐殖质等组成。土壤是一种非常重要的自然资源，也是一个国家农业发展的基础。土壤作为农业的根本，是人类赖以生存的基本原料的来源。土壤受污染的情况越来越严重，重金属污染就是土壤被污染的一种常见形式。重金属污染土壤的修复是现今的一大难题，而其中的重金属主要指的是Cd、Pb、Cr、Zn、Hg和类金属As等几种生物毒性显著的元素，以及Mn、Ni、Cu等常见元素。重金属具有不易移动溶解的特性，进入生物体后不能被排出，会造成慢性中毒，重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类。
我国遭受不同程度重金属污染的耕地面积已接近2×105km2，约占耕地总面积的15％，每年因重金属污染导致的粮食减产超过1.0×107t，被重金属污染的粮食多达1.2×107t，合计经济损失至少200亿元。土壤重金属污染给农业种植、土壤肥力和作物的产量与品质带来了诸多不利影响的同时，生态环境以及人类的生命健康也受到了巨大的威胁。
为了顺应可持续发展的趋势，人们需要对重金属污染的土壤治理，重金属处理剂是常用的一种药剂，但是现有的重金属处理剂处理效果达不到人们的要求，重金属去除率不高，这就为人们的使用带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于重金属污染土壤的处理药剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于重金属污染土壤的处理药剂，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠2.4-4.7份、氨基酸1.6-3份、铝矾土10-15.8份、糠醛3.4-5.6份、聚丙烯12-18.7份、乙酸乙酯4.2-6.6份、乙二醇9-13.5份、磁石粉4.5-6份、纤维素2.2-3.5份、甲硝唑2-4份和菌菇下脚料11-15份。
作为本发明进一步的方案：氨基酸包括赖氨酸、丝氨酸、天冬氨酸和异亮氨酸中的一种或者几种的混合物，纤维素包括微晶纤维素或者羟甲基纤维素中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：磁石粉的粒径为24-45um。
作为本发明进一步的方案：聚丙烯的相对分子量为10-12万。
所述用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将菌菇下脚料粉碎至80-100目并且加入至其重量5-7倍的水中，在33-44摄氏度和pH值为5.4-6.2的环境下加入复合酶，酶解充分后灭酶、过滤、离心、分离，得到菌菇酶解液，将菌菇酶解液平均分为两份；
步骤二，将聚丙烯、乙酸乙酯、纤维素和一份菌菇酶解液在温度为45-60摄氏度的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤三，将铝矾土和磁石粉在540-590摄氏度下煅烧120-175分钟，自然冷却至40-50摄氏度时再向其中加入甲硝唑和另一份菌菇酶解液并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤四，将柠檬酸钠、氨基酸和糠醛加入乙二醇中并且超声波振荡均匀，得到第三混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物和第三混合物搅拌均匀，然后在80-95摄氏度的水浴环境下高速研磨至80-100目，再放入强度为1.3-2.4KV的电场中处理10-15分钟，即得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤二中球磨机的球料比为60-76:1，球磨速度为600-720rpm。
作为本发明进一步的方案：步骤四中超声波振荡的功率为220-260W，频率为20-24KHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，通过对不同的原料采用不同的制备工艺，制备成不同的产物，将不同的产物在一起混合并且发挥协同作用，改变成品的表面官能团，可以与土壤中的重金属离子反应，生成不溶于水的稳定化合物，可以将重金属从土壤中除去，重金属去除率高于现有产品，可以满足人们的使用需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种用于重金属污染土壤的处理药剂，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠2.4份、氨基酸1.6份、铝矾土10份、糠醛3.4份、聚丙烯12份、乙酸乙酯4.2份、乙二醇9份、磁石粉4.5份、纤维素2.2份、甲硝唑2份和菌菇下脚料11份。氨基酸采用丝氨酸，纤维素采用羟甲基纤维素。
所述用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将菌菇下脚料粉碎至80目并且加入至其重量6倍的水中，在37摄氏度和pH值为5.7的环境下加入复合酶，酶解充分后灭酶、过滤、离心、分离，得到菌菇酶解液，将菌菇酶解液平均分为两份；
步骤二，将聚丙烯、乙酸乙酯、纤维素和一份菌菇酶解液在温度为54摄氏度的球磨机中球磨均匀，球磨机的球料比为65:1，球磨速度为660rpm，得到第一混合物；
步骤三，将铝矾土和磁石粉在575摄氏度下煅烧145分钟，自然冷却至46摄氏度时再向其中加入甲硝唑和另一份菌菇酶解液并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤四，将柠檬酸钠、氨基酸和糠醛加入乙二醇中并且超声波振荡均匀，得到第三混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物和第三混合物搅拌均匀，然后在84摄氏度的水浴环境下高速研磨至90目，再放入强度为1.6KV的电场中处理12分钟，即得到成品。
将实施例1的产品按照1:250的比例稀释，将稀释后的产品喷洒到有重金属离子的土壤上，用量为每100kg的土壤用3kg稀释后的产品，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率，测定数据见表1。
表1
| 重金属 | 空白实验，浓度/mg/kg | 喷洒药剂后，浓度/mg/kg | 去除率/％ |
| Cd | 923.0 | 172.6 | 81.3 |
| Pb | 815.1 | 110.8 | 86.4 |
| Cr | 732.2 | 147.9 | 79.8 |
| Hg | 1134.1 | 254.0 | 77.6 |
| Cu | 934.7 | 162.6 | 82.6 |
实施例2
一种用于重金属污染土壤的处理药剂，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠3.2份、氨基酸2.1份、铝矾土12.4份、糠醛4.4份、聚丙烯15份、乙酸乙酯4.9份、乙二醇10.8份、磁石粉5.2份、纤维素2.8份、甲硝唑2.5份和菌菇下脚料12.4份。氨基酸包括天冬氨酸和异亮氨酸的混合物，纤维素采用微晶纤维素。聚丙烯的相对分子量为10-12万。
所述用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将菌菇下脚料粉碎至100目并且加入至其重量6倍的水中，在40摄氏度和pH值为6的环境下加入复合酶，酶解充分后灭酶、过滤、离心、分离，得到菌菇酶解液，将菌菇酶解液平均分为两份；
步骤二，将聚丙烯、乙酸乙酯、纤维素和一份菌菇酶解液在温度为58摄氏度的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤三，将铝矾土和磁石粉在580摄氏度下煅烧150分钟，自然冷却至48摄氏度时再向其中加入甲硝唑和另一份菌菇酶解液并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤四，将柠檬酸钠、氨基酸和糠醛加入乙二醇中并且超声波振荡均匀，超声波振荡的功率为245W，频率为23KHz，得到第三混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物和第三混合物搅拌均匀，然后在92摄氏度的水浴环境下高速研磨至80目，再放入强度为1.5KV的电场中处理14分钟，即得到成品。
将实施例2的产品按照1:260的比例稀释，将稀释后的产品喷洒到有重金属离子的土壤上，用量为每100kg的土壤用3kg稀释后的产品，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率，测定数据见表2。
表2
| 重金属 | 空白实验，浓度/mg/kg | 喷洒药剂后，浓度/mg/kg | 去除率/％ |
| Cd | 987.3 | 144.1 | 85.4 |
| Pb | 837.6 | 107.2 | 87.2 |
| Cr | 659.3 | 156.3 | 76.3 |
| Hg | 1028.3 | 213.9 | 79.2 |
| Cu | 1084.6 | 182.2 | 83.2 |
实施例3
一种用于重金属污染土壤的处理药剂，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠4.4份、氨基酸2.8份、铝矾土15.1份、糠醛5.5份、聚丙烯17.8份、乙酸乙酯6.4份、乙二醇13.3份、磁石粉5.7份、纤维素3.3份、甲硝唑3.6份和菌菇下脚料14.6份。氨基酸包括赖氨酸、丝氨酸、天冬氨酸和异亮氨酸的混合物，纤维素包括微晶纤维素和羟甲基纤维素的混合物。磁石粉的粒径为33um。
所述用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将菌菇下脚料粉碎至90目并且加入至其重量6倍的水中，在42摄氏度和pH值为5.9的环境下加入复合酶，酶解充分后灭酶、过滤、离心、分离，得到菌菇酶解液，将菌菇酶解液平均分为两份；
步骤二，将聚丙烯、乙酸乙酯、纤维素和一份菌菇酶解液在温度为60摄氏度的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤三，将铝矾土和磁石粉在575摄氏度下煅烧170分钟，自然冷却至46摄氏度时再向其中加入甲硝唑和另一份菌菇酶解液并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤四，将柠檬酸钠、氨基酸和糠醛加入乙二醇中并且超声波振荡均匀，超声波振荡的功率为240W，频率为21KHz，得到第三混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物和第三混合物搅拌均匀，然后在92摄氏度的水浴环境下高速研磨至80目，再放入强度为1.7KV的电场中处理14分钟，即得到成品。
将实施例3的产品按照1:230的比例稀释，将稀释后的产品喷洒到有重金属离子的土壤上，用量为每100kg的土壤用3kg稀释后的产品，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率，测定数据见表3。
表3
| 重金属 | 空白实验，浓度/mg/kg | 喷洒药剂后，浓度/mg/kg | 去除率/％ |
| Cd | 893.1 | 162.5 | 81.8 |
| Pb | 857.6 | 134.6 | 84.3 |
| Cr | 746.3 | 167.3 | 78.4 |
| Hg | 876.2 | 155.1 | 82.3 |
| Cu | 1016.4 | 149.1 | 85.3 |
实施例4
一种用于重金属污染土壤的处理药剂，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠4.7份、氨基酸3份、铝矾土15.8份、糠醛5.6份、聚丙烯18.7份、乙酸乙酯6.6份、乙二醇13.5份、磁石粉6份、纤维素3.5份、甲硝唑4份和菌菇下脚料15份。氨基酸包括丝氨酸、天冬氨酸和异亮氨酸的混合物，纤维素包括微晶纤维素和羟甲基纤维素的混合物。磁石粉的粒径为42um。聚丙烯的相对分子量为10-12万。
所述用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将菌菇下脚料粉碎至100目并且加入至其重量7倍的水中，在44摄氏度和pH值为6.2的环境下加入复合酶，酶解充分后灭酶、过滤、离心、分离，得到菌菇酶解液，将菌菇酶解液平均分为两份；
步骤二，将聚丙烯、乙酸乙酯、纤维素和一份菌菇酶解液在温度为48摄氏度的球磨机中球磨均匀，球磨机的球料比为72:1，球磨速度为690rpm，得到第一混合物；
步骤三，将铝矾土和磁石粉在575摄氏度下煅烧164分钟，自然冷却至42摄氏度时再向其中加入甲硝唑和另一份菌菇酶解液并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤四，将柠檬酸钠、氨基酸和糠醛加入乙二醇中并且超声波振荡均匀，超声波振荡的功率为260W，频率为21KHz，得到第三混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物和第三混合物搅拌均匀，然后在84摄氏度的水浴环境下高速研磨至80目，再放入强度为2.4KV的电场中处理13分钟，即得到成品。
将实施例4的产品按照1:300的比例稀释，将稀释后的产品喷洒到有重金属离子的土壤上，用量为每100kg的土壤用3kg稀释后的产品，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率，测定数据见表4。
表4
| 重金属 | 空白实验，浓度/mg/kg | 喷洒药剂后，浓度/mg/kg | 去除率/％ |
| Cd | 1231.6 | 168.7 | 86.3 |
| Pb | 732.8 | 130.4 | 82.2 |
| Cr | 814.3 | 173.4 | 78.7 |
| Hg | 1127.4 | 177.0 | 84.3 |
| Cu | 934.6 | 133.6 | 85.7 |
对比例1
除不含有菌菇下脚料，其余原料和制备方法均与实施例2相同。
将对比例1的产品按照1:200的比例稀释，将稀释后的产品喷洒到有重金属离子的土壤上，用量为每100kg的土壤用3kg稀释后的产品，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率，测定数据见表5。
表5
| 重金属 | 空白实验，浓度/mg/kg | 喷洒药剂后，浓度/mg/kg | 去除率/％ |
| Cd | 872.4 | 233.8 | 73.2 |
| Pb | 915.6 | 225.2 | 75.4 |
| Cr | 715.8 | 212.6 | 70.3 |
| Hg | 1139.3 | 348.6 | 69.4 |
| Cu | 1024.6 | 280.7 | 72.6 |
对比例2
采用现有重金属处理剂作为对比例2。
将对比例2的产品按照1:200的比例稀释，将稀释后的产品喷洒到有重金属离子的土壤上，用量为每100kg的土壤用3kg稀释后的产品，自然渗透，24小时后做浸出实验，测定重金属离子浓度，同时对没有喷洒药剂的含有重金属离子土壤做空白实验测定重金属离子浓度进行对比，计算出去除率，测定数据见表6。
表6
| 重金属 | 空白实验，浓度/mg/kg | 喷洒药剂后，浓度/mg/kg | 去除率/％ |
| Cd | 962.4 | 278.1 | 71.1 |
| Pb | 846.3 | 269.1 | 68.2 |
| Cr | 865.9 | 305.7 | 64.7 |
| Hg | 1248.3 | 421.9 | 66.2 |
| Cu | 948.6 | 312.1 | 67.1 |
从表1-6可以看出，实施例1-4的产品在稀释后的浓度小于对比例1-2的产品的情况下，实施例1-4的产品对于重金属离子的去除率仍大于对比例1-2的产品，可以满足人们的使用需求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种用于重金属污染土壤的处理药剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：柠檬酸钠2.4-4.7份、氨基酸1.6-3份、铝矾土10-15.8份、糠醛3.4-5.6份、聚丙烯12-18.7份、乙酸乙酯4.2-6.6份、乙二醇9-13.5份、磁石粉4.5-6份、纤维素2.2-3.5份、甲硝唑2-4份和菌菇下脚料11-15份。
2.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的处理药剂，其特征在于，所述氨基酸包括赖氨酸、丝氨酸、天冬氨酸和异亮氨酸中的一种或者几种的混合物，纤维素包括微晶纤维素或者羟甲基纤维素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的处理药剂，其特征在于，所述磁石粉的粒径为24-45um。
4.根据权利要求1所述的用于重金属污染土壤的处理药剂，其特征在于，所述聚丙烯的相对分子量为10-12万。
5.一种如权利要求1-4任一所述的用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将菌菇下脚料粉碎至80-100目并且加入至其重量5-7倍的水中，在33-44摄氏度和pH值为5.4-6.2的环境下加入复合酶，酶解充分后灭酶、过滤、离心、分离，得到菌菇酶解液，将菌菇酶解液平均分为两份；
步骤二，将聚丙烯、乙酸乙酯、纤维素和一份菌菇酶解液在温度为45-60摄氏度的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤三，将铝矾土和磁石粉在540-590摄氏度下煅烧120-175分钟，自然冷却至40-50摄氏度时再向其中加入甲硝唑和另一份菌菇酶解液并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤四，将柠檬酸钠、氨基酸和糠醛加入乙二醇中并且超声波振荡均匀，得到第三混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物和第三混合物搅拌均匀，然后在80-95摄氏度的水浴环境下高速研磨至80-100目，再放入强度为1.3-2.4KV的电场中处理10-15分钟，即得到成品。
6.根据权利要求5所述的用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中球磨机的球料比为60-76:1，球磨速度为600-720rpm。
7.根据权利要求5所述的用于重金属污染土壤的处理药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤四中超声波振荡的功率为220-260W，频率为20-24KHz。
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