一种针对镉、铬污染土壤的修复药剂及其制备方法与流程

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种针对镉、铬污染土壤的修复药剂及其制备方法。

背景技术：

随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过灌溉、干湿沉降等多种途径进入土壤，造成土壤中重金属富集，土壤污染会使污染物在植(作)物体中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其它疾病等。此外，土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其它次生生态环境问题。土壤的自净能力是有限的，并不能完全抵抗外来因素的干扰，如果土壤中的外来污染物总量超过了土壤缓冲限度，土壤的自净能力就会丧失，造成的污染后果将非常严重不可逆转。土壤中的重金属污染物种类主要包括毒性较大的铅、镉、汞、铬和类金属砷，以及具有一定毒性的锌、铜和镍。镉是认证的一种致癌物质，一旦进入人体便很难排出，人体镉中毒会引起肾功能障碍，干扰免疫球蛋白的制造，降低人的免疫力，还会导致骨损伤、痛痛病等，最终导致死亡。同样的，铬对人体危害也很大，特别是土壤中存在的六价铬离子被碳酸盐等载体转运如细胞，进入细胞内的六价铬与体内的细胞结合，血红蛋白变性而影响氧运输，出现口唇、指甲青紫、呼吸困难，无尿等肾功能衰竭的症状，进而休克、昏迷，六价铬在人体内反应生成三价铬化合物还可能与dna链结合，造成核酸碱基错配，对生物体产生致突变和致癌作用。土壤中重金属的污染严重威胁着人类的健康，对土壤中重金属的去除任然是一个需要高度重视的问题。

目前，治理和修复重金属污染主要方法为物理修复、化学修复、生物修复等。物理修复主要是指换土、翻土等传统的土壤修复方法，即去除表层污染的土，将土全部换成或混入未污染的土壤，这种方法能够改良彻底、效果明显稳定，但是污染面积大时工程量大，投资费用高，还有可能破坏土体结构，难以推行。化学修复是指根据土壤和重金属的性质，向土壤中加入合适的改良剂，改变土壤的理化性质，与重金属发生沉淀、吸附、络合、螯合、氧化还原等作用，使土壤中重金属的生物有效态转化成生物不可利用的形态，从而降低重金属的生物有效性。生物修复是指综合利用现代各种各样的生物技术降低重金属的毒性，抑制和改良重金属污染，主要包括微生物修复、动物修复和植物修复3种类型，利用微生物进行修复依然存在自身生长、修复效率慢等问题。目前，在对土壤进行修复过程中依然存在重金属选择吸附作用较弱、药剂修复性能不稳定，药剂药效时间较短，修复效率低等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有土壤修复过程中修复药剂性能不稳定，药效时间短等问题，提供一种修复效果好、性能稳定的针对镉、铬污染土壤的修复药剂及其制备方法。

本发明的方案是通过这样实现的：

一种针对镉、铬污染土壤的修复药剂，各组成成分及其重量份数比为：复合药剂30～40份和芬顿试剂12～15份；所述复合药剂各组成成分及其重量份数比为：百香果皮20～22份、香蕉皮18～20份、丝瓜络14～16份、海泡石10～12份、牛骨粉10～12份、微生物菌剂8～10份、氧化钙8～12份、氧化镁8～12份。

作为本发明的进一步说明，所述微生物菌剂为纤维素分解菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉按照重量比为2～3:2～3:1:1:1混合而成。

作为本发明的进一步说明，所述海泡石粒径大小为200～300目。

作为本发明的进一步说明，所述牛骨粉粒径大小为180～200目。

一种制备针对镉、铬污染土壤的修复药剂，包括以下步骤：

a.分别将百香果皮20～22份、香蕉皮18～20份进行粉碎，然后与微生物菌剂8～10份进行搅拌混合均匀得到混合物料，将混合物料混合后置于发酵容器中进行发酵12～15天，发酵过程中进行搅拌3～4次，将发酵后的物料在30～40℃下干燥使得水分含量为15～20％得到发酵物料；

b.将丝瓜络14～16份切碎成块，然后置于重量份数为2％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀反应50～60min后过滤并滤渣用蒸馏水洗净，将洗净后的滤渣置于100～105℃的干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎即可得到丝瓜络粉末；

c.按照体积比为1:45～50分别取戊二醛和乙醇进行混合均匀得到混合溶液20～30份，加入海泡石10～12份混合均匀后，再加入硅烷偶联剂7～10份混合均匀，最后加入丝瓜络粉末搅拌混合均匀，静置反应1～2h，然后在乙醇与水的混合溶液中清洗，100～105℃烘箱中烘干，粉碎后得到复合物料；

d.将发酵物料、复合物料、牛骨粉10～12份、氧化钙8～12份和氧化镁8～12份搅拌混合均匀即得到复合药剂；将复合药剂30～40份和芬顿试剂12～15份单独包装后再统一装入外包装袋中即得到修复药剂。

作为本发明的进一步说明，所述丝瓜络与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.5～2。

作为本发明的进一步说明，所述c中水与乙醇体积比为3～5∶1。

本发明实现的技术原理是：将本发明的修复药剂分成两部分，在处理时首先先将芬顿试剂与水配成溶液，在土壤深翻后均匀洒入土壤中，芬顿试剂氧化过程中生成羟基自由基(o·h)，(o·h)的标准电极电位很高，具有强氧化性，其对污染物的氧化没有选择性，使土壤中的污染物转化为无毒或者毒性相对较小的物质，有效降解土壤中的多种有机污染物，然后再通过复合药剂的作用将土壤中的隔和铬去除，在复合药剂中丝瓜络和海泡石进行复合，使得丝瓜络和海泡石的性能更加稳定，同时也能够提高对镉和铬金属离子的螯合作用的稳定，另外通过牛骨粉、氧化钙和氧化镁的协同作用能够增加对镉和铬重金属的作用，从而降低重金属毒性调节土壤中镉和铬重金属的含量。另外，施加的牛骨粉、氧化钙和氧化镁不仅能够达到修复重金属污染土壤的目的，还可以调节土壤酸碱度、增加土壤中钙镁的含量、提高土壤肥力。百香果皮和香蕉皮通过发酵后能够作为土壤中的基肥加到土壤中，提高土壤中耳朵肥力，并且百香果皮和香蕉皮是易于获得的废弃绿色物料，无污染，能够达到对废弃物的再次利用，节约资源，降低成本。

本发明具备以下良好效果：

1.本发明的土壤修复剂药效时间长，作用稳定，通过多种原料的配合能够克服使用单一成分修复剂修复效果不佳的缺点，并且通过离子交换、静电作用、共价络合等多方面的作用，增强了镉和铬重金属离子在土壤中的固定，有效减少镉和铬金属离子毒性。

2.本发明在修复过程中也能能够有效改善土壤的通透性和结构，提高土壤中有机质的含量，有利于植物的生长。

具体实施方式

以下结合实施例描述本发明一种针对镉、铬污染土壤的修复药剂及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1：

本实施例针对镉、铬污染土壤的修复药剂，各组成成分及其重量份数比为：复合药剂30份和芬顿试剂12份；所述复合药剂各组成成分及其重量份数比为：百香果皮20份、香蕉皮18份、丝瓜络14份、粒径大小为200目的海泡石10份、粒径大小为180目的牛骨粉10份、微生物菌剂8份、氧化钙8份、氧化镁8份；所述微生物菌剂为纤维素分解菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉按照重量比为2:2:1:1:1混合而成。

制备该针对镉、铬污染土壤的修复药剂，包括以下步骤：

a.分别将百香果皮20份、香蕉皮18份进行粉碎，然后与微生物菌剂8份进行搅拌混合均匀得到混合物料，将混合物料混合后置于发酵容器中进行发酵12天，发酵过程中进行搅拌3次，将发酵后的物料在30℃下干燥使得水分含量为15％得到发酵物料；

b.将丝瓜络14份切碎成块，按照丝瓜络与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.5将丝瓜络置于重量份数为2％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀反应50min后过滤并滤渣用蒸馏水洗净，将洗净后的滤渣置于100℃的干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎即可得到丝瓜络粉末；

c.按照体积比为1:45分别取戊二醛和乙醇进行混合均匀得到混合溶液20份，加入海泡石10份混合均匀后，再加入硅烷偶联剂7份混合均匀，最后加入丝瓜络粉末搅拌混合均匀，静置反应1h，然后在乙醇与水的混合溶液(水与乙醇体积比为3∶1)中清洗，100℃烘箱中烘干，粉碎后得到复合物料；

d.将发酵物料、复合物料、牛骨粉10份、氧化钙8份和氧化镁8份搅拌混合均匀即得到复合药剂；将复合药剂30份和芬顿试剂12份单独包装后再统一装入外包装袋中即得到修复药剂。

实施例2：

本实施例针对镉、铬污染土壤的修复药剂，各组成成分及其重量份数比为：复合药剂40份和芬顿试剂15份；所述复合药剂各组成成分及其重量份数比为：百香果皮22份、香蕉皮20份、丝瓜络16份、粒径大小为300目的海泡石12份、粒径大小为200目的牛骨粉12份、微生物菌剂10份、氧化钙12份、氧化镁12份；所述微生物菌剂为纤维素分解菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉按照重量比为3:3:1:1:1混合而成。

制备该针对镉、铬污染土壤的修复药剂，包括以下步骤：

a.分别将百香果皮22份、香蕉皮20份进行粉碎，然后与微生物菌剂10份进行搅拌混合均匀得到混合物料，将混合物料混合后置于发酵容器中进行发酵15天，发酵过程中进行搅拌4次，将发酵后的物料在40℃下干燥使得水分含量为20％得到发酵物料；

b.将丝瓜络16份切碎成块，按照丝瓜络与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.2将丝瓜络置于重量份数为2％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀反应60min后过滤并滤渣用蒸馏水洗净，将洗净后的滤渣置于105℃的干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎即可得到丝瓜络粉末；

c.按照体积比为1:50分别取戊二醛和乙醇进行混合均匀得到混合溶液30份，加入海泡石12份混合均匀后，再加入硅烷偶联剂10份混合均匀，最后加入丝瓜络粉末搅拌混合均匀，静置反应2h，然后在乙醇与水的混合溶液(水与乙醇体积比为5∶1)中清洗，105℃烘箱中烘干，粉碎后得到复合物料；

d.将发酵物料、复合物料、牛骨粉12份、氧化钙12份和氧化镁12份搅拌混合均匀即得到复合药剂；将复合药剂40份和芬顿试剂15份单独包装后再统一装入外包装袋中即得到修复药剂。

实施例3：

本实施例针对镉、铬污染土壤的修复药剂，各组成成分及其重量份数比为：复合药剂35份和芬顿试剂14份；所述复合药剂各组成成分及其重量份数比为：百香果皮21份、香蕉皮19份、丝瓜络15份、粒径大小为250目的海泡石11份、粒径大小为190目的牛骨粉11份、微生物菌剂9份、氧化钙10份、氧化镁10份；所述微生物菌剂为纤维素分解菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉按照重量比为2.5:2.5:1:1:1混合而成。

制备该针对镉、铬污染土壤的修复药剂，包括以下步骤：

a.分别将百香果皮21份、香蕉皮19份进行粉碎，然后与微生物菌剂9份进行搅拌混合均匀得到混合物料，将混合物料混合后置于发酵容器中进行发酵14天，发酵过程中进行搅拌3次，将发酵后的物料在35℃下干燥使得水分含量为18％得到发酵物料；

b.将丝瓜络15份切碎成块，按照丝瓜络与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.4将丝瓜络置于重量份数为2％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀反应55min后过滤并滤渣用蒸馏水洗净，将洗净后的滤渣置于103℃的干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎即可得到丝瓜络粉末；

c.按照体积比为1:48分别取戊二醛和乙醇进行混合均匀得到混合溶液25份，加入海泡石11静置反应1.5h，然后在乙醇与水的混合溶液(水与乙醇体积比为4∶1)中清洗，103℃烘箱中烘干，粉碎后得到复合物料；

d.将发酵物料、复合物料、牛骨粉11份、氧化钙10份和氧化镁10份搅拌混合均匀即得到复合药剂；将复合药剂35份和芬顿试剂14份单独包装后再统一装入外包装袋中即得到修复药剂。

实施例4：

本实施例针对镉、铬污染土壤的修复药剂，各组成成分及其重量份数比为：复合药剂33份和芬顿试剂13份；所述复合药剂各组成成分及其重量份数比为：百香果皮21份、香蕉皮18份、丝瓜络15份、粒径大小为220目的海泡石12份、粒径大小为195目的牛骨粉10份、微生物菌剂8份、氧化钙11份、氧化镁9份；所述微生物菌剂为纤维素分解菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉按照重量比为3:2:1:1:1混合而成。

制备该针对镉、铬污染土壤的修复药剂，包括以下步骤：

a.分别将百香果皮21份、香蕉皮18份进行粉碎，然后与微生物菌剂8份进行搅拌混合均匀得到混合物料，将混合物料混合后置于发酵容器中进行发酵13天，发酵过程中进行搅拌3次，将发酵后的物料在37℃下干燥使得水分含量为16％得到发酵物料；

b.将丝瓜络15份切碎成块，按照丝瓜络与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.3将丝瓜络置于重量份数为2％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀反应52min后过滤并滤渣用蒸馏水洗净，将洗净后的滤渣置于104℃的干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎即可得到丝瓜络粉末；

c.按照体积比为1:49分别取戊二醛和乙醇进行混合均匀得到混合溶液23份，加入海泡石12份混合均匀后，再加入硅烷偶联剂8份混合均匀，最后加入丝瓜络粉末搅拌混合均匀，静置反应1h，然后在乙醇与水的混合溶液(水与乙醇体积比为3.5∶1)中清洗，105℃烘箱中烘干，粉碎后得到复合物料；

d.将发酵物料、复合物料、牛骨粉10份、氧化钙11份和氧化镁9份搅拌混合均匀即得到复合药剂；将复合药剂37份和芬顿试剂13份单独包装后再统一装入外包装袋中即得到修复药剂。

实施例5：

本实施例针对镉、铬污染土壤的修复药剂，各组成成分及其重量份数比为：复合药剂36份和芬顿试剂15份；所述复合药剂各组成成分及其重量份数比为：百香果皮21份、香蕉皮20份、丝瓜络15份、粒径大小为260目的海泡石11份、粒径大小为185目的牛骨粉12份、微生物菌剂9份、氧化钙11份、氧化镁9份；所述微生物菌剂为纤维素分解菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉按照重量比为2:3:1:1:1混合而成。

制备该针对镉、铬污染土壤的修复药剂，包括以下步骤：

a.分别将百香果皮21份、香蕉皮20份进行粉碎，然后与微生物菌剂9份进行搅拌混合均匀得到混合物料，将混合物料混合后置于发酵容器中进行发酵14天，发酵过程中进行搅拌4次，将发酵后的物料在31℃下干燥使得水分含量为17％得到发酵物料；

b.将丝瓜络15份切碎成块，按照丝瓜络与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.3将丝瓜络置于重量份数为2％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀反应53min后过滤并滤渣用蒸馏水洗净，将洗净后的滤渣置于100℃的干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎即可得到丝瓜络粉末；

c.按照体积比为1:46分别取戊二醛和乙醇进行混合均匀得到混合溶液29份，加入海泡石11份混合均匀后，再加入硅烷偶联剂9份混合均匀，最后加入丝瓜络粉末搅拌混合均匀，静置反应2h，然后在乙醇与水的混合溶液(水与乙醇体积比为4∶1)中清洗，105℃烘箱中烘干，粉碎后得到复合物料；

d.将发酵物料、复合物料、牛骨粉12份、氧化钙11份和氧化镁9份搅拌混合均匀即得到复合药剂；将复合药剂34份和芬顿试剂15份单独包装后再统一装入外包装袋中即得到修复药剂。

为了验证本发明实施例1～5制备得到的复合土壤修复剂的性能，将制备得到的复合土壤修复剂按照相应的方法对酸性重金属土壤进行修复，并且测定土壤修复前后的土壤的ph值、有机质、镉、铬含量。

本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。

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