[发明专利]一种土壤提取剂及其制备方法和在治理镉污染土壤中的应用

说明书

本发明公开了一种土壤提取剂及其制备方法和在治理镉污染土壤中的应用，所述土壤提取剂由生物炭和磁粉复合组成，其中生物炭和磁粉(以Fe₃O₄)的质量比为(1.5‑2.5)：1。所述土壤提取剂在土壤中的投加质量为5％时，所述土壤提取剂处理镉污染土壤7天后，镉的污染浓度降低20.1‑24.0％。所述土壤提取剂处理镉污染土壤30天后，镉的污染浓度降低26.2‑28.3％。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种土壤提取剂及其制备方法和在治理镉污 染土壤中的应用。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是生态环境的重要组成部分，由于日益扩 增的工农业生产规模所产生的废水和废渣也不断增多,这些废弃物不但破坏了地表植被,而且 其中的有毒有害重金属还会随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境影响着地 表生物的生长，而且可以通过食物链等途径进入人体及其他动物体内富集，影响人体健康。

农田重金属的富集达到一定程度不仅降低农作物的产量和质量，并且严重威胁生态系统 和人类的安全。然而，重金属污染土壤修复工作在我国才刚刚起步，目前修复率不足3％。镉 是重要的污染重金属元素之一,同时也是人、动物、植物的非必需元素。镉(Cd)是毒性最强 的重金属元素之一，土壤镉污染也已经成为突出的环境问题。因此，在我国，土壤重金属污 染的防治任务正面临着越来越严峻的考验，研发对应的治理技术已经成为环境工作者亟需解 决的任务。

对于遭受重金属污染的土壤修复研究，目前主要基于两种策略：一是固定化，将重金属 固定在土壤中限制其释放，从而降低其风险。重金属污染土壤的修复是指利用物理、化学和 生物的方法将土壤中的重金属清除出土体或将其固定在土壤中降低其迁移性和生物有效性， 降低重金属的健康风险和环境风险。这也是现存技术中主要降低重金属污染的方法。比如2017 年李梅英申请的土壤重金属吸附剂发明专利、2018年赵攻城申请的土壤重金属稳定化药剂。 但是钝化后的重金属仍然残留在土壤内，有二次析出的风险，对于重金属的污染治理不够彻 底。二是去除化，将重金属从土壤中去除，达到清洁土壤的目的；目前往往采取超累积植物 对土壤中重金属进行提取，比如2017年王欣若申请的一种土壤重金属污染的修复方法为使用 豚草对重金属进行超累积提取，最后将豚草焚烧，使用生物进行重金属吸附处理往往存在提 取能力不足，后续处理会形成二次污染等问题。

生物炭是指由含碳量丰富的生物质在无氧或限氧的条件下经过热裂解制备而得到的一种 粒度较小、孔径较多的碳质材料。它具有原材料广泛易得、制备工艺简便、费用低廉等诸多 优点。近年来，生物炭作为一类新型环境功能材料引起广泛关注，其在土壤改良方面展现出 巨大的应用潜力，已成为当前环境科学领域的研究热点。生物炭具有较大的孔隙度和比表面 积，表面电荷和化学官能团丰富、离子交换能力强，对重金属离子具有较强的吸附能力，可 以有效地降低土壤中重金属的含量和有效性。目前，生物炭在治理重金属污染中的潜在应用 价值已得到学术界的广泛认可，其在提高重金属稳定性、控制污染和修复土壤等方面具有非 常广阔的前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种土壤提取剂及其制备方法 和在治理镉污染土壤中的应用，该土壤提取剂能够有效降低土壤中镉的含量、对土壤中的镉 完成钝化和提取，可为进一步修复土壤镉污染实提供技术参考。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种土壤提取剂，通过以下方法制备：

步骤1，制备生物质碳：经过洗涤、风干、破碎后的去皮小麦秸秆在初始温度25℃条件 下，以10-30℃/min的升温条件下限氧升温至250-350℃，保持高温热解3-5小时后，密闭降 温至25-30℃后去除表面灰分，过80目筛备用；