一种复合土壤调理剂及其应用

技术领域

本发明属于土壤调理技术领域，更具体地，涉及一种复合土壤调理剂及其应用。

背景技术

随着现代化工业和农业的快速发展，大量含有机污染物和重金属的工业废弃物与生活垃圾进入土壤中，以及大量化肥，农药的不合理使用，导致土壤结构破坏，地力下降，土壤理化性质改变，产量降低。这些污染物在土壤中的毒性强，很难自然降解，容易富集，对人类健康和生态系统造成严重危害。因此对这些污染土地进行修复以及调理是非常有价值的。

目前，化学修复作为一种常见的土壤修复技术被经常用来对土壤中的有机物和重金属污染进行修复。CN 110846046 A公开了一种用于有机污染土壤的复合型修复剂、制备方法及其应用，具体公开了以聚羟基脂肪酸和聚乳酸包覆的过氧化钙作为活性组分，纳米过氧化铜作为催化剂来有效的分解氧化有机物，虽然可高效的降解多种有机物，但是同时会引入过渡金属铜以及有机物，造成二次污染。

CN 108998042 A公开了钝化修复农田土壤重金属污染的土壤调理剂及其制备方法，具体公开了利用矿石作为处理重金属污染的土壤调理剂，可通过提高pH值以及络合重金属从而达到钝化重金属的效果，但是矿物质自身所含的有毒有害重金属也很容易伴随进入土壤而带来二次污染。虽然这些调理剂可以对土壤污染起到很好的修复作用，但不可避免的会引入新的污染物造成二次污染，且作用类型比较单一，一般只能处理一种污染类型的土壤，面对由多种污染源复合污染的土壤治理时，往往需要添加多种不同的土壤改良剂，操作复杂，对土壤的环境承受能力带来了巨大挑战。因此，亟待开发一种可用于处理被有机物以及重金属污染的土壤改良剂来解决土壤复合污染的问题。

CN 104327859公开了用于重金属和有机物污染同步治理的土壤原位修复剂，具体公开了一种用于重金属和有机污染物同时去除的土壤修复剂，但是原料中用到了有机絮凝剂以及氧化铁，会对土壤结构及肥力产生不利影响，同时铁组分的引入也会有二次污染的风险。

综上所述，现有技术仍缺乏一种能够治疗有机物和重金属污染、不会带来二次污染的土壤原位修复剂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种复合土壤调理剂，其目的在于通过过氧化物与有机物发生反应解决有机物污染，氰胺镁复合材料中含有氧化镁和氰胺镁，具有很强的吸附性能，可吸附重金属并实现对重金属离子的稳定，由此解决重金属污染和有机物污染的技术问题，而且没有带来第二污染。本发明的详细方案如下所述。

一种复合土壤调理剂，按质量份数计，包括15-45份过氧化物、15-30 份氰胺镁复合物、25-70份分散助剂。

本发明使用过氧化物作为氧化剂，氰胺镁复合物作为催化剂的新型类芬顿体系，可以分解土壤中的有机物，反应机理如下所述。

MO

ROS+organics→CO

作为优选，所述过氧化物与氰胺镁复合物的质量之比为(1-3):(1-2)。

作为优选，所述过氧化物包括金属过氧化物、非金属过氧化物中的一种或多种的混合，所述金属过氧化物为纳米级金属过氧化物。纳米材料表面氧化活性位点多、活性氧含量高，且利于在土壤中均匀分散。

作为优选，所述金属过氧化物为过氧化镁，过氧化钙，过氧化锌中的一种或多种的混合。

作为优选，所述氰胺镁复合物通过以下方法制备而成：将三聚氰胺、硫脲和尿素中的至少一种与氧化镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、乙醇镁、乙酸镁和碳酸镁中的至少一种充分混匀，在400℃-650℃条件下煅烧1h-3h，冷却后即得到氰胺镁复合物。

作为优选，所述氰胺镁复合物为氧化镁/氰胺镁复合物，粒径为20-100 nm。

作为优选，所述分散助剂为生物炭粉、秸秆粉、石灰石粉、原土粉及动物粪便干粉中的一种或多种的混合。

本发明还保护所述的土壤调理剂的应用，用于土壤中的有机物污染治理、重金属污染治理和复合污染土壤的原/异位修复。

本发明的有益效果有：

(1)本发明使用过氧化物作为氧化剂，氰胺镁复合物作为催化剂的新型类芬顿体系，在降解有机污染物的过程不会产生铁泥，没有引入有毒的金属组分，氰胺镁复合材料具有很强的吸附性能，可吸附重金属并实现对重金属离子的稳定，对土壤中重金属离子的稳定有较好的效果，通过各成分的协同作用，可在提供肥料的同时，有效地吸附游离的重金属并实现稳定化及降解难以生物降解的有机污染物；

(2)本发明过氧化物在潮湿环境下或者水中会持续缓慢释放氧气，增加土壤中氧气含量，提供植物生长所需的氧肥，氰胺镁复合物中含有镁元素，镁元素是人体必需的常量矿物元素，因此可作为镁肥施入土壤提高土壤的供镁能力，所述氰胺镁复合物中含氰胺基团，还可以作为氮肥，提高农作物产量；

(3)本发明适应的重金属和有机污染物范围广，且不会产生铁泥和未引入有毒金属离子，可实现对复合污染土壤的原/异位修复，实施方式简单，不影响土地正常的耕作，利于推广使用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例

制备实施例制备氰胺镁复合物

称取1g硫脲与0.5g碱式碳酸镁在研钵中混合均匀，然后将混合物转移至容量为30mL的带盖坩埚中，并在坩埚外包一层铝锡箔纸。最后将坩埚放入马弗炉中，以10℃/min的速率升温到550℃，保温2h，随炉冷却到80℃，取样，即可得到所述的氰胺镁复合材料。

发明实施例

实施例1

称取被甲基橙和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.5g氰胺镁复合物和2.5g秸秆粉组成的混合物后，搅拌均匀后再添加5g 30％过氧化氢，混合均匀，静置一周后检测甲基橙和重金属镉的含量。

实施例2

称取被甲基橙和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.5g过氧化镁、0.5 g氰胺镁复合物和2g生物炭粉组成的混合物后，混合均匀，静置一周后检测甲基橙和重金属镉的含量。

实施例3

称取被甲基橙和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.5g过氧化钙、0.5 g氰胺镁复合物以及3g石灰石粉组成的混合物后，混合均匀，静置一周后检测甲基橙和重金属镉的含量。

实施例4

称取被甲基橙和重金属镉污染的土壤50g，加入由1g过氧化镁、0.5g 氰胺镁复合物以及1.0g生物炭粉、0.4g秸秆粉和0.4g石灰石粉组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测甲基橙和重金属镉的含量。

实施例5

称取被甲基橙和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.5g过氧化镁、1g 氰胺镁复合物以及2.5g原土粉组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测甲基橙和重金属镉的含量。

实施例6

称取被四环素和重金属铅污染的土壤50g，加入由0.5g过氧化镁、0.5 g氰胺镁复合物、2g动物粪便干粉的组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测四环素和重金属铅的含量。

实施例7

称取被四环素和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.5g过氧化镁、0.5 g氰胺镁复合物，1.2g生物炭粉和1g原土粉组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测四环素和重金属镉的含量。

实施例8

称取被甲基橙和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.3g过氧化镁和 0.2g过氧化锌、0.5g氰胺镁复合物，1.2g生物炭粉、1g石灰石粉和1g 动物粪便干粉组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测甲基橙和重金属镉的含量。

实施例9

称取被多环芳烃和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.2g过氧化镁、 0.3g过氧化钙、0.5g氰胺镁复合物，1g生物炭粉、1g秸秆粉和1g动物粪便组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测多环芳烃和重金属镉的含量。

实施例10

称取被多环芳烃和重金属镉污染的土壤50g，加入由0.3g过氧化镁、 0.2g过氧化钙、0.1g过氧化锌、0.5g氰胺镁复合物，1.4g生物炭粉和1g秸秆粉组成的混合物，混合均匀，静置一周后检测多环芳烃和重金属镉的含量。

测试实施例

1.有机物去除检测测试。通过萃取剂将土壤中的有机物萃取出来后用色谱测定其浓度，具体为取45mg土壤于5mL离心管中，加入1mL萃取剂，混合均匀，超声20min后，将离心管放置于离心机中离心，取上清液，用 0.22μm的有机滤膜，过滤上清液除去纳米颗粒，得到有机物溶液，用色谱进行测试。

2.重金属含量测试。所述重金属的检测采用二乙烯三胺五乙酸(DTPA) 浸提-原子吸收法测定,具体为取风干后的修复后的土壤于塑料瓶中，加入 DTPA提取剂20mL，震荡2h，过滤取上清液，用原子吸收分光光度计测定。

实施例1-10的主要参数和测试结果如表1所示。

表1测试结果表

结果与讨论。

结果表明，氧化剂与催化剂比例为2:1时对有机物的去除效果最好，可达到93％。过氧化物混合物体系对活性态重金属离子的稳定可达到50％以上。由此证明过氧化物作为氧化剂，氰胺镁复合物作为催化剂的新型类芬顿体系用于降解土壤中有机污染物，同时氰胺镁复合物中的氧化镁作为一种较强的吸附剂也可实现对土壤中活性态重金属离子的稳定。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。