一种缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂的制备及使用方法

摘要

本发明公开了一种缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂的制备及使用方法。本发明的缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂是以一步法制备的铁基生物炭、高岭土和生物淀粉按照特定比例混合为芯材；以酸性硅溶胶、壳聚糖溶液在碱性催化剂和乳化剂作用下制备的壳聚糖硅溶胶复合材料为包膜；用上述碱性包膜材料对上述铁基生物炭进行包衣，控制一定的芯材和包衣材料质量体积比，制备得到。该钝化剂原料来源广泛、制备工艺简便、易于工厂化生产，可以高效持续钝化土壤重金属砷和镉，抑制稻米砷和镉的吸收积累。本发明制备的钝化剂可以持续作用4个生长季，比普通铁基生物炭钝化剂钝化效率高、作用时间更持久。可以广泛应用于砷镉复合污染农田治理。

主权项

一种缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将生物质晾干并粉碎，在隔绝空气的条件下，升温至300℃～800℃，保持此温度3～12小时，制得铁基生物炭前驱物；(2)将铁盐或亚铁盐配制成含铁质量分数为0.5％～5％的溶液；(3)步骤(1)制备的铁基生物炭前驱物在保持温度80～350℃的条件下，加入步骤(2)制备的含铁溶液，边加边搅拌；铁基生物炭前驱物和含铁溶液质量体积比为1:0.2～1:5；搅拌均匀后冷却至室温，干燥、粉碎、过筛，制得铁基生物炭材料；(4)将步骤(3)制备的铁基生物炭材料、高岭土和生物淀粉按照质量份数100:0.5:1～100:5:10混匀，加水或喷水搅拌至含水量50％～80％，造粒后干燥获得芯材；(5)在55～75℃、搅拌的条件下，将壳聚糖溶液加入酸性硅溶胶中，控制壳聚糖溶液和酸性硅溶胶体积比为1:2～1:5，加完后再于55～75℃加热0.5～1h，制得酸性包衣材料前驱物；在55～75℃、搅拌的条件下，向制得的酸性包衣材料前驱物中加入乳化剂，控制乳化剂为壳聚糖质量的0.5％～5％，搅拌均匀后加入碱性催化剂进行催化，并保持55～75℃条件下搅拌1～1.5h，控制pH为9～11；真空除气泡，制得碱性包衣材料；(6)将步骤(5)制得的碱性包衣材料对步骤(4)所制备的芯材进行包衣，控制芯材和碱性包衣材料的质量体积比在30:1～5:1；包衣后晾干制得缓释型铁基生物炭土壤重金属钝化剂。