[发明专利]一种含工业木质素的土壤钝化改良剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于污染土壤修复改良的技术领域，特别涉及一种含工业木质素的土壤钝化改良剂及其制备方法和应用。本发明土壤钝化改良剂是将硝酸铁、高岭土和工业木质素在碱性改性溶液中反应、老化干燥后制得。本发明选用的工业木质素来源于制浆造纸工业废液，本发明实现了制浆造纸废液中主要成分木质素的再利用，工业木质素与硝酸铁、高岭土在碱性改性溶液中混合反应后，形成一种含有丰富的表面活性基团、稳定性高的土壤修复改良材料，可有效降低土壤有效态重金属含量；同时可较明显地改善土壤团聚结构，提高植物必需的氮、钾和磷及微量元素有效含量，达到污染修复和土壤改良的双重目的。

技术领域

本发明属于土壤修复改良的技术领域，特别涉及一种含工业木质素的土壤钝化改良剂及其制备方法和应用。

背景技术

土壤重金属污染因具有长期性、积累性、隐蔽性等特点，对生态系统和人类健康构成巨大风险。亟待寻求安全可靠、经济可行的土壤重金属污染修复方案。重金属污染土壤化学钝化修复，通过向土壤中添加钝化材料，借助钝化材料与重金属的络合、吸附沉淀、氧化还原以及离子交换等相互作用，将土壤中有效态重金属固定在材料中，或者将其转化为性质不活泼、不易迁移的形态，抑制其在土壤中的迁移和扩散以及生物有效性，达到修复重金属污染土壤的目的。选择合适的钝化剂是该技术的关键。常用的钝化材料包括含磷物质、石灰石和碳酸钙类碱性材料、黏土矿物、金属氧化物、腐殖酸类、有机堆肥、炭材料等，各种材料对重金属的钝化效果各有优势，又存在一定的弊端。无机钝化剂能大幅度降低土壤中有效态重金属含量，但大量施用会对土壤的物理性质产生一定的影响，如一些碱性材料会造成土壤pH过高，土壤板结等；有机材料虽然兼具钝化重金属及改良土壤双重功能，但是其存在易被分解，钝化作用不持久，导致重金属二次释放的缺点。

工业木质素主要来源于制浆造纸废液，包括木质素磺酸盐、碱木质素等，其直接排放不仅污染环境而且浪费资源。木质素是一种具有三维网状结构的天然高分子聚合物，分子中含有大量的芳香环、酚羟基和磺酸基等，可与重金属离子发生离子交换或螯合反应，基于这一特性，将工业木质素开发作为经济、高效的土壤钝化改良剂，既实现对造纸废液中木质素资源的综合利用，又为重金属污染土壤的修复提供一种新型天然组分钝化材料。

发明内容

为了克服现有土壤钝化材料存在的导致土壤pH、含盐量等过高以及可能产生二次污染的技术缺陷，本发明的首要目的在于提供一种含工业木质素的土壤钝化改良剂，该土壤钝化改良剂具有钝化效果持久稳定、环境友好、无二次污染的特点。

本发明的另一目的在于提供一种上述含工业木质素的土壤钝化改良剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述含工业木质素的土壤钝化改良剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种含工业木质素的土壤钝化改良剂，该土壤钝化改良剂是由以下原料制备而成：硝酸铁、高岭土、工业木质素和碱性改性剂。

该土壤钝化改良剂是由以下按重量百分比计的原料制备而成：硝酸铁65％-85％、高岭土8％-23％、工业木质素1％-10％和碱性改性剂0.5％-2％。

所述碱性改性剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾或氢氧化钠。

上述的一种含工业木质素的土壤钝化改良剂的制备方法，包括以下操作步骤：将硝酸铁、高岭土、工业木质素和碱性改性剂在水中混合并调节pH值，搅拌反应老化后，固体分离干燥制得土壤钝化改良剂；混合反应体系中水与固体原料的质量比为26:1-40:1。

所述调节pH值是将混合反应体系的pH值调至6-14。

所述老化的温度为40℃-90℃，老化的时间为24-60小时。

上述的一种含工业木质素的土壤钝化改良剂的制备方法，具体包括以下操作步骤：