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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810459299.5 (22)申请日 2018.05.15 (71)申请人 武汉都市环保工程技术股份有限公 司 地址 430205 湖北省武汉市东湖高新区 CCEPC工业园流芳路59号 (72)发明人 景琪朱颖赵颖刘更生田靓 肖国俊唐小龙石德升 (74)专利代理机构 北京汇泽知识产权代理有限 公司 11228 代理人 张涛 (51)Int.Cl. C09K 17/06(2006.01) B09C 1/08(2006.01) A01B 79/00(2006.01) C09K。
2、 109/00(2006.01) C09K 101/00(2006.01) (54)发明名称 一种复合重金属污染土壤钝化剂及其制备 方法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种复合重金属污染土壤钝 化剂， 包括按质量百分比计的如下组分： 生物炭 3050， 石灰石1020， 海泡石1020， 磷 矿粉2040。 本发明土壤钝化剂施加到农田土 壤的耕作层后， 不仅能有效固定土壤中的铜、 镉、 铅等重金属， 减少有效态重金属的含量， 还能提 高土壤的pH值， 增加氮、 磷等矿质养分， 改善土壤 的理化性质， 同时其原材料价格低廉且易获得， 对环境无二次污染， 经济环保， 具有良好的应用 推广价值。 。
3、权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 108690624 A 2018.10.23 CN 108690624 A 1.一种复合重金属污染土壤钝化剂， 其特征在于， 包括按质量百分比计的如下组分： 生 物炭3050， 石灰石1020， 海泡石1020， 磷矿粉2040。 2.如权利要求1所述的复合重金属污染土壤钝化剂， 其特征在于， 所述生物炭、 海泡石、 磷矿粉均过100目筛， 所述石灰石为工业用碳酸钙粉末。 3.如权利要求1所述的复合重金属污染土壤钝化剂， 其特征在于， 所述生物炭为水稻秸 秆生物炭、 废弃竹片生物炭中的一种或两种混合物。 4.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂。
4、， 其特征在于， 包括按质量百分比计 的如下组分： 水稻秸秆生物炭40， 石灰石15， 海泡石10， 磷矿粉35。 5.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂， 其特征在于， 包括按质量百分比计 的如下组分： 废弃竹片生物炭40， 石灰石15， 海泡石10， 磷矿粉35。 6.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂， 其特征在于， 包括按质量百分比计 的如下组分： 水稻秸秆生物炭50， 石灰石20， 海泡石10， 磷矿粉20。 7.如权利要求3所述的复合重金属污染土壤钝化剂， 其特征在于， 包括按质量百分比计 的如下组分： 废弃竹片生物炭50， 石灰石20， 海泡石10， 磷矿粉20。。
5、 8.一种复合重金属污染土壤钝化剂的制备方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 1)将水稻秸秆和/或废弃竹片粉碎后投入到热解装置中， 在无氧条件下， 加热温度为 350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨过100目筛， 得生物炭； 2)将海泡石和磷矿粉研磨过100目筛； 3)将步骤1)得到的生物炭， 步骤2)得到的海泡石和磷矿粉， 以及石灰石粉末按设计比 例混合均匀， 即得土壤钝化剂。 9.一种复合重金属污染土壤钝化剂的应用， 其特征在于， 首先将生物炭、 石灰石、 海泡 石、 磷矿粉按比例混合均匀制成钝化剂， 再将该钝化剂在播种前施加到农田土壤的耕作层 中， 并混合均匀， 最后调节土壤含。
6、水量为田间持水量的6575， 平衡反应12周后进行播 种耕作。 10.如权利要求9所述的复合重金属污染土壤钝化剂的应用， 其特征在于， 所述钝化剂 施加量为8001000kg/亩。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108690624 A 2 一种复合重金属污染土壤钝化剂及其制备方法和应用 技术领域 0001 本发明属于土壤改良技术领域， 具体涉及一种复合重金属污染土壤钝化剂及其制 备方法和应用。 背景技术 0002 随着工业化和城市化的推进， 土壤污染已是当今社会面临的一个重要环境问题。 重金属污染是土壤污染的主要类型之一， 其中农田土壤重金属污染主要是由于污水灌溉、 农药化肥滥用、 垃圾填。
7、埋、 采矿冶炼等人为活动使重金属进入土壤环境中造成重金属浓度 超过国家标准， 对土壤环境造成危害的现象； 重金属在土壤中通常不易迁移和降解， 因此会 不断的在环境中积累， 并通过食物链和水体进入到人体内， 损坏人们的健康。 0003 重金属的修复方法一般有物理、 化学和生物三种方法， 物理方法包括客土换土法、 热解析、 电吸附等， 化学法包括化学氧化、 化学淋洗、 鳌合、 沉淀等， 生物方法包括植物修复 和微生物修复等。 其中物理方法操作简单， 但工程量较大， 不适用于大面积的农田修复； 生 物修复通常修复速度较慢， 不确定因素较多， 修复能力一般， 适用于轻度污染的土壤； 而化 学修复相比于。
8、以上两种方法， 有以下几种优势： 操作简便， 费用便宜， 适合于大面积修复且 不影响农业生产。 近年来， 化学方法主要采用化学钝化， 即向污染土壤中施加钝化剂， 通过 钝化剂改变土壤的理化性质或直接与重金属作用， 来改变重金属的有效性， 降低重金属的 生物可利用性。 0004 钝化剂一般可以分为有机材料和无机材料， 钝化剂的种类、 性质以及配比都会影 响最终的修复效果， 而不同的土壤以及污染的重金属类型对钝化剂的需求也不同， 同时， 现 在多数钝化剂只对单一重金属有修复效果， 钝化剂除了能修复重金属没有其他附加功能， 部分钝化剂可能给环境带来二次污染的风险， 还有部分钝化剂材料价格较高， 修复。
9、成本太 大， 应用推广性较低； 因此筛选出环境友好， 经济高效的钝化剂一直是人们的研究重点。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有钝化剂只对单一重金属有修复效果， 无其他附加功能， 修复成本高， 部分钝化剂可能给环境带来二次污染， 应用推广性低的问题。 0006 为此， 本发明提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂， 包括按质量百分比计的如 下组分： 生物炭3050， 石灰石1020， 海泡石1020， 磷矿粉2040。 0007 进一步的， 所述生物炭、 海泡石、 磷矿粉均过100目筛， 所述石灰石为工业用碳酸钙 粉末。 0008 进一步的， 所述生物炭为水稻秸秆生物炭、 废弃竹片生物炭中。
10、的一种或两种混合 物。 0009 作为实施方式之一， 上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下 组分： 水稻秸秆生物炭40， 石灰石15， 海泡石10， 磷矿粉35。 0010 作为实施方式之一， 上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下 说明书 1/4 页 3 CN 108690624 A 3 组分： 废弃竹片生物炭40， 石灰石15， 海泡石10， 磷矿粉35。 0011 作为实施方式之一， 上述复合重金属污染土壤钝化剂包括按质量百分比计的如下 组分： 水稻秸秆生物炭50， 石灰石20， 海泡石10， 磷矿粉20。 0012 作为实施方式之一， 上述复合重金属污染土。
11、壤钝化剂包括按质量百分比计的如下 组分： 废弃竹片生物炭50， 石灰石20， 海泡石10， 磷矿粉20。 0013 本发明提供了上述复合重金属污染土壤钝化剂的制备方法， 包括如下步骤： 0014 1)将水稻秸秆和/或废弃竹片粉碎后投入到热解装置中， 在无氧条件下， 加热温度 为350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨过100目筛， 得生物炭； 0015 2)将海泡石和磷矿粉研磨过100目筛； 0016 3)将步骤1)得到的生物炭， 步骤2)得到的海泡石和磷矿粉， 以及石灰石粉末按设 计比例混合均匀， 即得土壤钝化剂。 0017 另外， 本发明还提供了上述复合重金属污染土壤钝化剂的应用方。
12、法， 首先将生物 炭、 石灰石、 海泡石、 磷矿粉按比例混合均匀制成钝化剂， 再将该钝化剂在播种前施加到农 田土壤的耕作层中， 并混合均匀， 最后调节土壤含水量为田间持水量的6575， 平衡反应 12周后进行播种耕作。 0018 进一步的， 所述钝化剂施加量为8001000kg/亩。 0019 本发明提供的这种复合重金属污染土壤钝化剂的设计原则如下： 0020 生物炭、 石灰石和磷矿粉均为碱性材料， 能明显增加酸性土壤的pH值； 同时生物炭 和磷矿粉的施用能增加土壤中氮、 磷等矿质养分的含量； 生物炭和海泡石均为多孔性结构， 比表面积较大， 且生物炭表面还具有一些羧基、 羟基等含氧官能团， 对。
13、铜、 镉、 铅等重金属有 一定的吸附性， 能有效固定土壤中的铜、 镉、 铅等重金属； 通过钝化剂中上述组分对修复重 金属污染土壤的不同作用机理的相互配合有效降低了有效态重金属的含量， 减少了重金属 的生物利用性， 保证农产品的安全。 0021 与现有技术相比， 本发明的有益效果： 0022 (1)本发明提供的这种复合重金属污染土壤钝化剂的原材料价格低廉且易获得， 同时对环境无二次污染， 经济环保， 具有良好的应用推广价值。 0023 (2)本发明提供的这种复合重金属污染土壤钝化剂不仅能对铜、 镉、 铅等复合重金 属污染的农田进行修复， 降低农田土壤中有效态重金属的含量， 减少重金属的生物利用性。
14、， 保证农产品的安全， 还能提高土壤的pH值， 增加氮、 磷等矿质养分， 改善土壤的理化性质。 0024 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。 附图说明 0025 图1是对应实施例制得的钝化剂处理下土壤中有效铜的变化示意图； 0026 图2是对应实施例制得的钝化剂处理下土壤中有效镉的变化示意图； 0027 图3是对应实施例制得的钝化剂处理下土壤中有效铅的变化示意图。 具体实施方式 0028 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 说明书 2/4 页 4 CN 108。
15、690624 A 4 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0029 实施例1： 0030 本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂， 包括按质量百分比计的如下组 分： 生物炭40， 石灰石15， 海泡石10， 磷矿粉35； 其中， 生物炭由水稻秸秆粉碎后投 入到热解装置中在无氧条件下， 加热温度为350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨 过100目筛得到； 海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。 0031 将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂， 再将钝化剂在播种前按每亩污 染农田施加本实施例中钝化剂80。
16、0kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中， 并混合均匀， 最 后调节土壤含水量为田间持水量的70， 平衡反应12周后进行播种耕作。 三个月后， 检测 土壤相关理化性质(pH、 碱解氮、 有效磷)以及土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态(离子交换 态重金属， MgCl2提取， 下同)含量， 其结果如表1及图1、 图2、 图3所示。 检测结果表明施加本 实施例钝化剂后土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态显著降低， 分别降低了24 .49、 29.74和17.92。 0032 实施例2： 0033 本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂， 包括按质量百分比计的如下组 分： 生物炭40， 石灰石15。
17、， 海泡石10， 磷矿粉35； 其中， 生物炭由废弃竹片粉碎后投 入到热解装置中在无氧条件下， 加热温度为350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨 过100目筛得到； 海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。 0034 将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂， 再将钝化剂在播种前按每亩污 染农田施加本实施例中钝化剂800kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中， 并混合均匀， 最 后调节土壤含水量为田间持水量的70， 平衡反应12周后进行播种耕作。 三个月后， 检测 土壤相关理化性质(pH、 碱解氮、 有效磷)以及土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态(离子交换 态重金属， MgCl2提取， 下。
18、同)含量， 其结果如表1及图1、 图2、 图3所示。 检测结果表明施加本 实施例钝化剂后土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态显著降低， 分别降低了10 .12、 16.41和25.42。 0035 实施例3： 0036 本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂， 包括按质量百分比计的如下组 分： 生物炭50， 石灰石20， 海泡石10， 磷矿粉20； 其中， 生物炭由水稻秸秆粉碎后投 入到热解装置中在无氧条件下， 加热温度为350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨 过100目筛得到； 海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。 0037 将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂， 再将钝化剂。
19、在播种前按每亩污 染农田施加本实施例中钝化剂1000kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中， 并混合均匀， 最后调节土壤含水量为田间持水量的70， 平衡反应12周后进行播种耕作。 三个月后， 检 测土壤相关理化性质(pH、 碱解氮、 有效磷)以及土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态(离子交 换态重金属， MgCl2提取， 下同)含量， 其结果如表1及图1、 图2、 图3所示。 检测结果表明施加 本实施例钝化剂后土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态显著降低， 分别降低了35.83、 51.79和41.67。 0038 实施例4： 说明书 3/4 页 5 CN 108690624 A 5 0039 。
20、本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂， 包括按质量百分比计的如下组 分： 生物炭50， 石灰石20， 海泡石10， 磷矿粉20； 其中， 生物炭由废弃竹片粉碎后投 入到热解装置中在无氧条件下， 加热温度为350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨 过100目筛得到； 海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。 0040 将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂， 再将钝化剂在播种前按每亩污 染农田施加本实施例中钝化剂1000kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中， 并混合均匀， 最后调节土壤含水量为田间持水量的75， 平衡反应12周后进行播种耕作。 三个月后， 检 测土壤相关理化性质(pH、。
21、 碱解氮、 有效磷)以及土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态(离子交 换态重金属， MgCl2提取， 下同)含量， 其结果如表1及图1、 图2、 图3所示。 检测结果表明施加 本实施例钝化剂后土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态显著降低， 分别降低了29.38、 36.92和33.33。 0041 实施例5： 0042 本实施例提供了一种复合重金属污染土壤钝化剂， 包括按质量百分比计的如下组 分： 生物炭30， 石灰石10， 海泡石20， 磷矿粉40； 其中， 生物炭由废弃竹片粉碎后投 入到热解装置中在无氧条件下， 加热温度为350500， 热解时间为13小时， 热解后研磨 过100目筛得到；。
22、 海泡石和磷矿粉研磨过100目筛。 0043 将本实施例的各组分按比例混合均匀得到钝化剂， 再将钝化剂在播种前按每亩污 染农田施加本实施例中钝化剂800kg的添加量施加到农田土壤的耕作层中， 并混合均匀， 最 后调节土壤含水量为田间持水量的65， 平衡反应12周后进行播种耕作。 三个月后， 检测 土壤相关理化性质(pH、 碱解氮、 有效磷)以及土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态含量。 检测 结果表明施加本实施例钝化剂后土壤中的铜、 镉、 铅重金属的有效态显著降低， 分别降低了 9.58、 13.25和20.08。 0044 由图1、 2和3可知， 各实施例相比于对照例农田(即不施加任何钝化剂。
23、的农田)土壤 中铜、 镉、 铅的有效态含量均显著降低， 其中实施例3中降低效果最显著， 说明当使用水稻秸 秆生物炭， 且生物炭和石灰的占钝化剂比例相应较高时， 对重金属的钝化效果较好。 0045 表1土壤相关理化性质 0046 序号名称pH碱解氮(mg/kg)有效磷(mg/kg) 1对照例5.54172.5318.96 2实施例16.25183.2524.15 3实施例26.32180.0626.43 4实施例36.68192.5620.58 5实施例46.58185.0221.27 6实施例56.02198.9530.02 0047 以上例举仅仅是对本发明的举例说明， 并不构成对本发明的保护范围的限制， 凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 108690624 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 108690624 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 108690624 A 8 。