CN114561218B - 一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents

一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂及其制备方法，属于环境保护技术领域。本发明调理剂包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸100‑200份、生物质炭50‑100份、秸秆有机多孔纤维10‑20份、生石灰10‑20份、尿素10‑30份、磷酸铵10‑20份、氯化钾5‑10份、抗性糊精1‑5份、保水剂1‑5份、增效剂1‑5份。本发明土壤调理剂在为作物提供丰富营养物质的同时，可以有效降低土壤重金属粒子含量水平，且实现了对于废弃生物秸秆的循环再利用，安全环保无污染，用量少，除镉效率高，使用方便，特别适合酸性镉污染土壤的治理，具有广阔的经济效益和社会效益。

Description

一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂及其制备方法。
背景技术
目前，土壤污染问题日趋严重，其中土壤重金属污染由于较难察觉，在物质循环和能量循环中难以分解，容易蓄积在土壤中，导致作物减产，并通过植物的根系吸收进入植物体内，再经过食物链的传递和富集而危害人体健康。土壤重金属污染以铅和镉为主，镉是生物生长发育过程的非必需元素，是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。镉具有很强的毒性和生物迁移性，且难以降解，因此易被作物吸收富集，并随作物进入食物链，进而对人类健康产生危害。
被重金属污染的土地，自然修复需要很漫长的时间，而人工通过换、改土等方法治理，虽然效果明显，但投入太大，工程量巨大，成本高昂，仅适合局部污染的治理；通过土壤施用石灰等方法来调节土壤pH或者Eh等途径降低土壤镉的生物有效性，来控制作物镉积累的化学吸附、钝化等方法，由于土壤中的镉等重金属处于动态平衡，只要镉在土壤中，就可能在人为干预减弱的情况下，随土壤环境的改变再次被活化而进入食物链，同时，改变土壤环境的物质添加量太大时，也可能存在土壤原有生态平衡遭到破坏，造成土壤二次污染的风险；植物修复法虽然经济、环保，但较大规模改变种植习惯和品种，推广上仍有困难；生物方法效益明显，但微生物选育扩繁，微生物本身生存环境等因素，导致治理效果往往起伏较大。这些方法中，还往往存在治理重金属镉污染的的同时，导致作物产量下降的问题。
生物炭是一种新型的材料，它是在缺氧条件下，生物质通过热裂解形成的一种产物。生物炭的颗粒较小、分布细致、质地较轻，是一种黑色孔状的固体，主要组成元素为碳、氧等，生物炭中碳的含量一般在70％以上，制备生物炭的原料来源广泛，如木屑、秸秆、工业有机废弃物、城市污泥、棕榈丝、椰丝等都可作为其原料。生物炭具有疏松多孔、比表面积大、表面带有大量负电荷等特点，这些特征使生物炭具有良好的吸附特性，作为土壤结构的改良剂或者制成土壤污染的修复剂，生物炭能够提高酸性土壤pH值，增加阳离子交换量，从而吸附土壤中的污染物和重金属，降低Cd、Pb、Zn在农作物体内的累积，加快微生物代谢和提高土壤微生物量，从而改善土壤肥力，增加水稻等作物的产量，改善农产品品质的作用。
但目前生物炭改善镉污染土壤依旧存在着钝化作用不稳定，持久性和差，需要反复多次的施用，这导致了生产效率和成本的大幅上升，而清除效率却一般，性价比不高，无法得到有效的推广和应用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，利用废弃生物秸秆制备镉污染调理剂，一次施用可长久稳定的发挥效用，同时，在改善土壤镉污染的同时，调节土壤理化性质和营养水平，促进农业的可持续发展。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸100-200份、生物质炭50-100份、秸秆有机多孔纤维10-20份、生石灰10-20份、尿素10-30份、磷酸铵10-20份、氯化钾5-10份、抗性糊精1-5份、保水剂1-5份、增效剂1-5份。
进一步的，所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量50-80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌30-60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为4-6％的NaOH溶液处理30-50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干36-72h；
(3)将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌3-5h后得预反应混合液；
(4)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理5-10min，处理压力120-150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
更进一步的，步骤(1)所述废弃秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆或者高粱秸秆。
更进一步的，步骤(3)2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水乙醇的固液比为1kg：10L。
进一步的，所述保水剂为聚丙烯酸钾。
进一步的，所述增效剂为乙二胺四乙酸或者十二烷基苯磺酸钠。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量50-80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌30-60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为4-6％的NaOH溶液处理30-50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干36-72h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌3-5h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理5-10min，处理压力120-150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本发明各原料均市售可得。
本发明调理剂的用量为100-200kg/亩。
本发明土壤调理剂减少传统无机肥料尿素、磷酸一铵等的添加，替换为新型肥料腐植酸，腐植酸中包含大量活性营养物质，在为作物提供全面营养物质的同时，可提升土壤营养水平。为减少营养物质的流失，本发明加入生物质炭，生物炭其疏松多孔的结构，可以有效的吸附固定营养物质，减少营养物质的流失，同时可以吸附重金属元素，但吸附力不强，作用不持久。
而为了辅助增强生物质炭发挥作用，本发明将废弃生物秸秆通过酶处理，去除淀粉、纤维素，再进行碱液处理去除蛋白质，进一步形成内部空穴；之后本发明加入2－甲基咪唑和六水硝酸钴混合改性，后经过高压处理，充分增加含氧官能团，最终形成疏松膨胀的形态，填充于生物秸秆内部空穴中，在与生物质炭混合后，两者通过氢键等作用力牢固的吸附于生物质炭的空隙中，大大加强对于镉等重金属元素的吸附和固定，同时实现营养物质的缓释。这样一是实现了废弃生物秸秆的循环回收利用，而是实现土壤重金属含量水平，三是实现了化肥的减量使用，一举三得。
本发明还添加了以乙二胺四乙酸或者十二烷基苯磺酸钠钠的增效剂，其可以辅助络合土壤中的重金属粒子，进一步减少重金属离子含量水平。
有益效果
本发明土壤调理剂在为作物提供丰富营养物质的同时，可以有效降低土壤重金属粒子含量水平，且实现了对于废弃生物秸秆的循环再利用，安全环保无污染，用量少，除镉效率高，使用方便，特别适合酸性镉污染土壤的治理，具有广阔的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例4、对比例1-4小麦各部位镉含量图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸100份、生物质炭50份、秸秆有机多孔纤维10份、生石灰10份、尿素10份、磷酸铵10份、氯化钾5份、抗性糊精1份、保水剂1份、增效剂1份。
所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量50％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌30min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为4％的NaOH溶液处理30min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干36h；
(3)将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌3h后得预反应混合液；
(4)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理5min，处理压力120Mpa，处理温度为20℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为玉米秸秆。
步骤(3)2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水乙醇的固液比为1kg：10L。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为乙二胺四乙酸。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量50％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌30min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为4％的NaOH溶液处理30-50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干36h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌3h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理5min，处理压力120Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本实施例各原料均市售可得。
本实施例调理剂的用量为100-200kg/亩。
实施例2
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸110份、生物质炭80份、秸秆有机多孔纤维13份、生石灰15份、尿素15份、磷酸铵15份、氯化钾6份、抗性糊精4份、保水剂3份、增效剂2份。
所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；
(3)将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；
(4)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为小麦秸秆。
步骤(3)2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水乙醇的固液比为1kg：10L。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为十二烷基苯磺酸钠。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本实施例各原料均市售可得。
本实施例调理剂的用量为100-200kg/亩。
实施例3
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸115份、生物质炭90份、秸秆有机多孔纤维15份、生石灰17份、尿素25份、磷酸铵18份、氯化钾8份、抗性糊精4份、保水剂4份、增效剂3份。
进一步的，所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；
(3)将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；
(4)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为高粱秸秆。
步骤(3)2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水乙醇的固液比为1kg：10L。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为乙二胺四乙酸。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本实施例各原料均市售可得。
本实施例调理剂的用量为100-200kg/亩。
实施例4
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸200份、生物质炭100份、秸秆有机多孔纤维20份、生石灰20份、尿素30份、磷酸铵20份、氯化钾10份、抗性糊精5份、保水剂5份、增效剂5份。
所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；
(3)将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；
(4)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为玉米秸秆。
步骤(3)2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水乙醇的固液比为1kg：10L。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为乙二胺四乙酸。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本实施例各原料均市售可得。
本实施例调理剂的用量为100-200kg/亩。
对比例1
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸200份、生物质炭100份、秸秆有机多孔纤维20份、生石灰20份、尿素30份、磷酸铵20份、氯化钾10份、抗性糊精5份、保水剂5份、增效剂5份。
所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；
(3)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于去离子水中，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为玉米秸秆。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为乙二胺四乙酸。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于去离子水中，于超高压微射流均质设备处理10min，处理压力150Mpa，处理温度为30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本对比例除不进行2－甲基咪唑和六水硝酸钴的改性外，其余均同实施例4。
对比例2
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸200份、生物质炭100份、秸秆有机多孔纤维20份、生石灰20份、尿素30份、磷酸铵20份、氯化钾10份、抗性糊精5份、保水剂5份、增效剂5份。
所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；
(3)将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；
(4)将步骤(2)冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为玉米秸秆。
步骤(3)2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水乙醇的固液比为1kg：10L。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为乙二胺四乙酸。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌5h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库
本对比例除不进行超高压微射流均质设备处理外，其余均同实施例4。
对比例3
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸200份、生物质炭100份、秸秆有机多孔纤维20份、生石灰20份、尿素30份、磷酸铵20份、氯化钾10份、抗性糊精5份、保水剂5份、增效剂5份。
所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
(1)将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；
(2)将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h，得到秸秆有机多孔纤维。
步骤(1)所述废弃秸秆为玉米秸秆。
所述保水剂为聚丙烯酸钾。
所述增效剂为乙二胺四乙酸。
一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，包括以下制备步骤：
(1)制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量80％的水，再加入固体混合物质量0.5％的淀粉酶和0.5％的纤维素酶，持续搅拌60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为6％的NaOH溶液处理50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干72h，得到秸秆有机多孔纤维；
(2)按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
本对比例除不进行2－甲基咪唑和六水硝酸钴的改性、超高压微射流均质设备处理外，其余均同实施例4。
性能测试
供试土壤：采自山东省临沂市莒南县镉污染土壤，按照梅花五点法采集0-20cm混合土壤样，土壤类型为褐土，质地为粉壤土。供试土壤经除杂﹑自然风干、研磨过0.85mm孔径筛后装入自封袋中保存备用。
供试样品：使用本发明实施例1-4、对比例1-3所得土壤调理剂进行施用，施用量按照100kg/亩，换算为土壤重约为50g/kg。
检测方法：
土壤碱解氮：土壤基本理化性质按常规方法进行测定。土壤碱解氮:1mol·L NaOH碱解扩散法；土壤速效磷:0.5mol·L-1NaHCO3，浸提-比色法；速效钾:1mol·L-1NH4OAC浸提-火焰光度计法；pH值采用电极法(土水质量比为1∶2.5)测定,通过pH计测定；样品Cd浓度采用原子吸收分光光度计；测定,其中植株全Cd含量通过HNO3-HClO4消煮，土壤有效态Cd含量采用DTPA浸提法，土壤Cd形态分级采用Tessier法提取。
试验方法：使用盆栽试验，0～20cm表层土样，每盆装8kgCd污染土壤，同时混入应当量的土壤调理剂，容器为圆柱形花盆。定量浇水维持土壤田间持水量的60％左右。冬小麦种植品种为“涡麦66”。2020年11月15日播种，分别在小麦苗期、拔节期和成熟期采集小麦植株和对应根际土样品。根际土样品于室内阴凉处自然风干、磨碎，过2mm和0.15mm孔径筛备用。植株样品105℃杀青30min后，75℃烘至恒重，按照试验要求分成根、茎叶、籽粒、颖壳，粉碎备用。
表1初始土壤理化性质
表2实验结束后土壤性状
由表1和图1中数据可以看出Cd在小麦各器官内有规律地分布，其含量具体表现为根>其余叶>茎鞘>剑叶>麦壳、籽粒，小麦地上部Cd含量明显低于地下部Cd含量，土壤中的Cd主要富集在小麦的根系，而小麦麦壳、籽粒中Cd含量低于其他器官。
除此之外，本发明调理剂对于土壤理化性质具有明显的改善和提高，秸秆纤维的双重改性，是实现调理剂高效除镉效果的保证，缺一则效弱。
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：腐植酸100-200份、生物质炭50-100份、秸秆有机多孔纤维10-20份、生石灰10-20份、尿素10-30份、磷酸铵10-20份、氯化钾5-10份、抗性糊精1-5份、保水剂1-5份、增效剂1-5份；所述秸秆有机多孔纤维的制备方法为：
（1）将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量50-80%的水，再加入固体混合物质量0.5%的淀粉酶和0.5%的纤维素酶，持续搅拌30-60min，过滤收集固体残渣；
（2）将固体残渣再用质量浓度为4-6%的NaOH溶液处理30-50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干36-72h；
（3）将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照质量比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌3-5h后得预反应混合液；
（4）将步骤（2）冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理5-10min，处理压力120-150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
步骤（3）2－甲基咪唑和六水硝酸钴和无水甲醇的固液比为1kg：10L。
2.根据权利要求1所述废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，其特征在于，步骤（1）所述废弃秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆或者高粱秸秆。
3.根据权利要求1所述废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，其特征在于，所述保水剂为聚丙烯酸钾。
4.根据权利要求1所述废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂，其特征在于，所述增效剂为乙二胺四乙酸或者十二烷基苯磺酸钠。
5.一种权利要求1-4任意一项所述废弃生物秸秆制备的镉污染土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）制备秸秆有机多孔纤维：将废弃秸秆粉碎，加入秸秆质量50-80%的水，再加入固体混合物质量0.5%的淀粉酶和0.5%的纤维素酶，持续搅拌30-60min，过滤收集固体残渣；将固体残渣再用质量浓度为4-6%的NaOH溶液处理30-50min，用去离子水反复洗涤调节pH为7-8，随后用乙醇和丙酮清洗3次，过滤，固体物于-50℃下真空冻干36-72h；将2－甲基咪唑和六水硝酸钴按照摩尔比5：1分散于无水甲醇中，持续磁力搅拌3-5h后得预反应混合液；将冻干所得固体按照固液比1g：10ml分散于预反应混合液，于超高压微射流均质设备处理5-10min，处理压力120-150Mpa，处理温度为20-30℃，然后充分干燥，得到秸秆有机多孔纤维；
（2）按重量份称取各原料，依次将生物质炭、秸秆有机多孔纤维、腐植酸加入到气流粉碎机中，再加入生石灰、尿素、磷酸铵、氯化钾、抗性糊精、保水剂、增效剂，同时进行粉碎，细度控制200-300目，后经过造粒，得到固体颗粒土壤调理剂，包装入库。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005279637A (ja) * 2004-03-04 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 土壌中重金属の除去及び回収方法
CN105289529A (zh) * 2015-12-09 2016-02-03 东北农业大学 一种mof型高效廉价吸附剂的制备方法
CN107629802A (zh) * 2017-09-25 2018-01-26 四川长虹格润再生资源有限责任公司 一种水稻土壤重金属镉缓释钝化剂及其使用方法
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