1.本发明涉及土壤修复治理技术领域，具体涉及一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法。
背景技术：
2.工农业废弃物引发的土壤重金属污染，不只是单个重金属的污染问题，更多的是几种重金属元素同时超标，并相互作用造成的复合污染，这对植物的毒害和在土壤中重金属的迁移动态都要比单一重金属污染要严重和复杂。
3.重金属复合污染除了受土壤ph、有机质等理化性质影响，还会受到共存金属的种类和浓度，植物的类型等多种因素共同影响。土壤中的ph变化对于土壤吸附、固定重金属影响较大，主要影响重金属在土壤中的赋存形态和生物有效性。土壤ph的变化会显著影响它们的生物有效性，ph降低，会导致土壤的h
+
含量增加，通过竟争土壤的吸附位点，使得土壤胶体内负电荷减少，导致这部分的重金属在土壤中的迁移能力增强，大大增加了该重金属在土壤中的生物有效性。但是，对于as这种类金属元素而言，影响则完全不同，作为变价元素as(包含as
3+
,as
5+
)，ph的变化会影响as在土壤中的存在形态，且影响效果与重金属cd,cu等完全相反:土壤ph升高，会使as的生物有效性提高，农作物对砷的吸收量大大增加；ph的降低会促进cd的生物有效性增强，降低as的生物有效性。
4.现有技术中，均是对砷、镉单一污染的土地进行治理，对砷、镉复合污染的土地治理效果较差。
技术实现要素：
5.为了解决上述存在的问题，本发明提供一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，包括以下操作步骤：
8.(1)将生物炭研磨至平均粒径为60-80目，将其和热处理淀粉按照质量比为15:4-8的比例混合均匀后，加入至乙醇溶液中，搅拌均匀后，保持平衡处理2-3小时后，离心，除去上层清液后，将沉淀烘干后粉碎至平均粒径大小为200目，得到hts包覆生物炭；
9.(2)将hts包覆生物炭、氯化镝溶液混合搅拌均匀后，继续向其中加入氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀后，升温至65-75℃保温反应2-3小时，得到
稀土改性hts生物炭；
10.(3)按重量份计，将45-50份稀土改性hts生物炭、18-24份钠基膨润土、4-6份癸二酸二钠盐、1-5份聚合硫酸铁、0.1-0.4份氯化钙混合均匀后，经加料槽转至圆盘中，用圆盘造粒法制得粒径为2.5-4.0mm的颗粒，再进行烘干处理后，得到土壤修复剂；
11.(4)将土壤修复剂按照2200-2500kg/hm2的量均匀撒施到土壤表面，然后采用旋耕机将土壤修复剂与土壤搅拌均匀，灌水至土壤含水率为75-80％，土壤修复工作完成。
12.具体地，上述步骤(1)中，乙醇溶液的质量分数为70-80％。
13.具体地，上述步骤(1)中，每千克的生物炭添加1.0-1.5千克的乙醇溶液。
14.具体地，上述步骤(1)中，沉淀烘干时的温度为55-60℃，烘干至沉淀的含水率为10％以下时，结束烘干。
15.具体地，上述步骤(2)中，氯化镝溶液的质量分数为12-16％，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1-0.3mol/l，步骤(2)中，hts包覆生物炭、氯化镝溶液、氢氧化钠溶液的质量比为1:2-4:8-11。
16.具体地，上述步骤(3)中，烘干处理的温度为90-95℃，烘干处理的时间为8-10min。
17.由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
18.本发明提供的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，既能有效的降低土壤中砷、镉的活性和含量，又能显著的降低农产品内砷、镉的含量，同时还能有效的改善土壤的环境，提升作物的产量。本发明步骤(1)中，通过采用热处理淀粉包覆处理生物炭，能有效的提升土壤修复剂颗粒的强度，能有效的避免土壤修复剂颗粒在土壤中发生分解的现象，进而保证土壤修复剂颗粒的对土壤的修复效果；通过本发明步骤(2)的处理，能有效的使得稀土元素镝结合在生物炭的表面，镝元素的添加，能有效的阻隔砷、镉在植株内向上转移，能有效的避免农产品内砷、镉元素的含量；本发明制得的hts包覆生物炭，其不仅强度高，而且具有巨大的比表面积，会强烈的吸附土壤中的砷酸根和镉离子，进而有效的降低了土壤中活性砷元素和镉元素的含量，另一方面，高钙含量的钠基膨润土还能与镉离子形成竞争吸收关系，能有效的抑制农作物对镉离子的吸收。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
20.实施例1
21.一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，包括以下操作步骤：
22.(1)将生物炭研磨至平均粒径为60目，将其和热处理淀粉按照质量比为15:4的比例混合均匀后，加入至质量分数为70％的乙醇溶液中，其中每千克的生物炭添加1.0千克的乙醇溶液，搅拌均匀后，保持平衡处理2小时后，离心，除去上层清液后，将沉淀烘干后粉碎至平均粒径大小为200目，得到hts包覆生物炭，沉淀烘干时的温度为55℃，烘干至沉淀的含水率为10％以下时，结束烘干；
23.(2)将hts包覆生物炭、氯化镝溶液混合搅拌均匀后，继续向其中加入氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀后，升温至65℃保温反应2小时，得到稀土改性hts生物炭，其中氯化镝溶液的质量分数为12％，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1mol/l，步骤(2)中，hts包覆生物炭、氯化镝溶液、氢氧化钠溶液的质量比为1:2:8；
24.(3)按重量份计，将45份稀土改性hts生物炭、18份钠基膨润土、4份癸二酸二钠盐、1份聚合硫酸铁、0.1份氯化钙混合均匀后，经加料槽转至圆盘中，用圆盘造粒法制得粒径为2.5mm的颗粒，再进行烘干处理后，得到土壤修复剂，其中烘干处理的温度为90℃，烘干处理的时间为8min；
25.(4)将土壤修复剂按照2200kg/hm2的量均匀撒施到土壤表面，然后采用旋耕机将土壤修复剂与土壤搅拌均匀，灌水至土壤含水率为75％，土壤修复工作完成。
26.实施例2
27.一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，包括以下操作步骤：
28.(1)将生物炭研磨至平均粒径为70目，将其和热处理淀粉按照质量比为15:6的比例混合均匀后，加入至质量分数为75％的乙醇溶液中，其中每千克的生物炭添加1.3千克的乙醇溶液，搅拌均匀后，保持平衡处理2.5小时后，离心，除去上层清液后，将沉淀烘干后粉碎至平均粒径大小为200目，得到hts包覆生物炭，沉淀烘干时的温度为55-60℃，烘干至沉淀的含水率为10％以下时，结束烘干；
29.(2)将hts包覆生物炭、氯化镝溶液混合搅拌均匀后，继续向其中加入氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀后，升温至70℃保温反应2.5小时，得到稀土改性hts生物炭，其中氯化镝溶液的质量分数为14％，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.2mol/l，步骤(2)中，hts包覆生物炭、氯化镝溶液、氢氧化钠溶液的质量比为1:3:10；
30.(3)按重量份计，将48份稀土改性hts生物炭、22份钠基膨润土、5份癸二酸二钠盐、3份聚合硫酸铁、0.3份氯化钙混合均匀后，经加料槽转至圆盘中，用圆盘造粒法制得粒径为2.8mm的颗粒，再进行烘干处理后，得到土壤修复剂，其中烘干处理的温度为93℃，烘干处理的时间为9min；
31.(4)将土壤修复剂按照2300kg/hm2的量均匀撒施到土壤表面，然后采用旋耕机将土壤修复剂与土壤搅拌均匀，灌水至土壤含水率为78％，土壤修复工作完成。
32.实施例3
33.一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，包括以下操作步骤：
34.(1)将生物炭研磨至平均粒径为80目，将其和热处理淀粉按照质量比为15:8的比例混合均匀后，加入至质量分数为80％的乙醇溶液中，其中每千克的生物炭添加1.5千克的乙醇溶液，搅拌均匀后，保持平衡处理3小时后，离心，除去上层清液后，将沉淀烘干后粉碎至平均粒径大小为200目，得到hts包覆生物炭，沉淀烘干时的温度为60℃，烘干至沉淀的含水率为10％以下时，结束烘干；
35.(2)将hts包覆生物炭、氯化镝溶液混合搅拌均匀后，继续向其中加入氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀后，升温至75℃保温反应3小时，得到稀土改性hts生物炭，其中氯化镝溶液的质量分数为16％，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.3mol/l，步骤(2)中，hts包覆生物炭、氯化镝溶液、氢氧化钠溶液的质量比为1:4:11；
36.(3)按重量份计，将50份稀土改性hts生物炭、24份钠基膨润土、6份癸二酸二钠盐、5份聚合硫酸铁、0.4份氯化钙混合均匀后，经加料槽转至圆盘中，用圆盘造粒法制得粒径为4.0mm的颗粒，再进行烘干处理后，得到土壤修复剂，其中烘干处理的温度为95℃，烘干处理的时间为10min；
37.(4)将土壤修复剂按照2500kg/hm2的量均匀撒施到土壤表面，然后采用旋耕机将土壤修复剂与土壤搅拌均匀，灌水至土壤含水率为80％，土壤修复工作完成。
38.对比例1
39.步骤(2)中采用普通的生物炭，其余操作步骤与实施例1完全相同。
40.对比例2
41.步骤(3)中直接使用步骤(1)制得的hts包覆生物炭，其余操作步骤与实施例2完全相同。
42.分别用各实施例和对比例的方法对同一被砷、镉污染的5块试验地块进行处理，对照组为不经过任何土壤修复处理的试验地块，然后在各组土壤上种植水稻，除了土壤修复的方法不同外，其余的田间管理方式完全相同，测试结果如表1所示：
43.表1珍珠棉抗菌活性的测试方法
[0044][0045]
由表1中的实施例1、对比例1和对照组的数据可知，通过采用热处理淀粉包覆处理生物炭，能有效的提升土壤修复剂颗粒的强度，能有效的避免土壤修复剂颗粒在土壤中发生分解的现象，进而保证土壤修复剂颗粒的对土壤的修复效果；有实施例2、对比例2和对照组的数据可知，镝元素的添加，能有效的阻隔砷、镉在植株内向上转移，能有效的避免农产品内砷、镉元素的含量。
[0046]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。技术特征：
1.一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：(1)将生物炭研磨至平均粒径为60-80目，将其和热处理淀粉按照质量比为15:4-8的比例混合均匀后，加入至乙醇溶液中，搅拌均匀后，保持平衡处理2-3小时后，离心，除去上层清液后，将沉淀烘干后粉碎至平均粒径大小为200目，得到hts包覆生物炭；(2)将hts包覆生物炭、氯化镝溶液混合搅拌均匀后，继续向其中加入氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀后，升温至65-75℃保温反应2-3小时，得到稀土改性hts生物炭；(3)按重量份计，将45-50份稀土改性hts生物炭、18-24份钠基膨润土、4-6份癸二酸二钠盐、1-5份聚合硫酸铁、0.1-0.4份氯化钙混合均匀后，经加料槽转至圆盘中，用圆盘造粒法制得粒径为2.5-4.0mm的颗粒，再进行烘干处理后，得到土壤修复剂；(4)将土壤修复剂按照2200-2500kg/hm2的量均匀撒施到土壤表面，然后采用旋耕机将土壤修复剂与土壤搅拌均匀，灌水至土壤含水率为75-80％，土壤修复工作完成。2.根据权利要求1所述的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，其特征在于，上述步骤(1)中，乙醇溶液的质量分数为70-80％。3.根据权利要求1所述的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，其特征在于，上述步骤(1)中，每千克的生物炭添加1.0-1.5千克的乙醇溶液。4.根据权利要求1所述的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，其特征在于，上述步骤(1)中，沉淀烘干时的温度为55-60℃，烘干至沉淀的含水率为10％以下时，结束烘干。5.根据权利要求1所述的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，其特征在于，上述步骤(2)中，氯化镝溶液的质量分数为12-16％，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1-0.3mol/l，步骤(2)中，hts包覆生物炭、氯化镝溶液、氢氧化钠溶液的质量比为1:2-4:8-11。6.根据权利要求1所述的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，其特征在于，上述步骤(3)中，烘干处理的温度为90-95℃，烘干处理的时间为8-10min。
技术总结
本发明公开了复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，包括以下操作步骤：(1)将生物炭研磨后和热处理淀粉混合，加入至乙醇溶液中，反应后得到HTS包覆生物炭；(2)将HTS包覆生物炭、氯化镝溶液混合搅拌均匀后，继续向其中加入氢氧化钠溶液，得到稀土改性HTS生物炭；(3)将稀土改性HTS生物炭、钠基膨润土、癸二酸二钠盐、聚合硫酸铁、氯化钙混合均匀后，造粒得到土壤修复剂；(4)将土壤修复剂撒施到土壤表面，然后采用旋耕机将土壤修复剂与土壤搅拌均匀，灌水，土壤修复工作完成。本发明提供的一种复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法，既能有效的降低土壤中砷、镉的活性和含量，又能显著的降低农产品内砷、镉的含量。镉的含量。
技术研发人员：谭石勇 谭武贵
受保护的技术使用者：湖南博业生态科技有限公司
技术研发日：2020.08.18
技术公布日：2022/2/23
声明：
“复合生物炭治理砷、镉复合污染土地的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：湖南博业生态科技有限公司
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2024年06月28日 ~ 30日 
