權利要求

1.土壤改良材料，其特征在于，其原料以重量份數計算，包括： 廢棄氨氣吸附劑60-70份、植物膠10-20份，生物炭0-20份，粘合劑3-10份； 所述廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭、分子篩、沸石、硅膠、氧化石墨烯中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的土壤改良材料，其特征在于，所述生物炭的原料選自木屑、竹炭和稻殼中的一種或多種。 

3.根據權利要求1所述的土壤改良材料，其特征在于，所述植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水和無機元素； 所述無機元素包括鈣和鎂。 

4.根據權利要求1所述的土壤改良材料，其特征在于，所述粘合劑包括生物粘合劑和/或無機粘合劑； 所述無機粘合劑包括膨潤土。 

5.根據權利要求4所述的土壤改良材料，其特征在于，所述粘合劑為生物粘合劑。 

6.根據權利要求1-5任一項所述的土壤改良材料，其特征在于，所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質為活性炭。 

7.一種權利要求1-6任一項所述的土壤改良材料的制備方法，其特征在于，包括： 所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質中含有活性炭時，將所述植物膠、所述粘合劑混合形成膠狀溶液，對所述廢棄氨氣吸附劑進行覆膜，得到所述土壤改良材料； 所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質中不含活性炭時，將所述植物膠、所述粘合劑混合形成膠狀溶液，所述廢棄氨氣吸附劑與所述生物炭混合后重復造粒，然后進行覆膜，得到所述土壤改良材料。 

8.根據權利要求7所述的土壤改良材料的制備方法，其特征在于，所述混合過程中加入水，所述混合之后還包括：干燥。 

9.根據權利要求8所述的土壤改良材料的制備方法，其特征在于，加入所述水之后，得到的混合物的含水率為10-15%； 所述土壤改良材料的粒徑為4-6mm。 10.一種權利要求1-6任一項所述的土壤改良材料的應用，其特征在于，用于改良酸性土壤。

說明書

技術領域

本申請涉及固體廢棄物處理領域，尤其涉及一種土壤改良材料及其制備方法和應用。

背景技術

氨呈堿性,可作為肥料施用于土壤，供植物吸收利用?；?、有色等工業生產，廢氣脫硝等過程中均存在氨氣排放。處理氨氣的最常用方法為吸附法，常用的多孔材料有活性炭、分子篩、沸石等。當多孔吸附劑物理活性達到一定的飽和度后，則喪失了吸附能力。吸附飽和后的廢棄氨氣吸附劑一般作為一般工業固體廢物堆存或填埋處理，造成場地浪費和二次污染。

金屬礦山以硫化物賦存于礦物中的比例很大，其中以銅礦山最為典型。銅礦山廢石堆放于露天，在氧化鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等微生物的催化作用下，廢石中的硫和金屬硫化物被氧化，經過雨水沖刷，形成了礦山酸性廢水。酸性廢水的pH值極低，且含有Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Al等金屬離子及SO 4 2-，會對環境造成污染和破壞。在廢石場植被恢復的過程中，堆場本身的產酸環境嚴重制約了植物的正常生長。

發明內容

本申請的目的在于提供一種土壤改良材料及其制備方法和應用，以解決上述問題。

為實現以上目的，本申請采用以下技術方案：

一種土壤改良材料，其原料以重量份數計算，包括：

廢棄氨氣吸附劑60-70份、植物膠10-20份，生物炭0-20份，粘合劑3-10份；

所述廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭、分子篩、沸石、硅膠、氧化石墨烯中的一種或多種。

優選地，所述生物炭的原料選自木屑、竹炭和稻殼中的一種或多種。

優選地，所述植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水和無機元素；

所述無機元素包括鈣和鎂。

優選地，所述粘合劑包括生物粘合劑和/或無機粘合劑；

所述無機粘合劑包括膨潤土。

優選地，所述粘合劑為生物粘合劑。

優選地，所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質為活性炭。

一種所述的土壤改良材料的制備方法，包括：

所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質中含有活性炭時，將所述植物膠、所述粘合劑混合形成膠狀溶液，對所述廢棄氨氣吸附劑進行覆膜，得到所述土壤改良材料；

所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質中不含活性炭時，將所述植物膠、所述粘合劑混合形成膠狀溶液，所述廢棄氨氣吸附劑與所述生物炭混合后重復造粒，然后進行覆膜，得到所述土壤改良材料。

優選地，所述混合過程中加入水，所述混合之后還包括：干燥。

優選地，加入所述水之后，得到的混合物的含水率為10-15%；

所述土壤改良材料的粒徑為4-6mm。

一種所述的土壤改良材料的應用，用于改良酸性土壤。

與現有技術相比，本申請的有益效果包括：

本申請提供的土壤改良材料，有效利用工業生產中的廢棄氨氣吸附劑用于銅礦山酸性土壤改良，解決了廢棄吸附劑處置造成的土地占用和環境污染問題；植物膠在粘合劑的作用下均勻的附著在廢棄氨氣吸附劑顆粒表面，形成包裹結構，通過植物膠的包覆效果，可以使得廢棄氨氣吸附劑具有很好的緩釋性能，能夠有效減少氨的揮發，延長氨氣釋放時間，降低氨氣對植被的刺激，從而提高植物成活率。

作為土壤改良劑，廢棄氨氣吸附劑中溶出的堿性物質可中和酸性土壤的pH值，施用后可有效改善土壤酸性；廢棄氨氣吸附劑中溶出的氨與土壤中的銅離子、鋅離子、鐵離子等發生反應，轉化為氫氧化物沉淀，有效固化重金屬離子，減少酸性淋溶水中的重金屬離子排放；緩釋、低濃度的氨氣可被植物吸收作為氮素營養，有利于植物生長；廢棄氨氣吸附劑中的活性炭、分子篩、沸石等基質材料具有發達的孔隙結構和較好的吸水性，增加了土壤環境與大氣、降水的交互，保證了土壤孔隙中氧濃度，調節和平衡土壤濕度，有利于酸性土壤的自我修復和植物的生長；植物膠可以顯著增強土壤團聚效應，增加有機質含量，提高保水保肥性能。

本申請提供的土壤改良材料的制備方法，操作簡單，成本低。

本申請提供的土壤改良材料可廣泛用于酸性土壤的改良，尤其是銅礦山土壤修復。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本申請的某些實施例，因此不應被看作是對本申請范圍的限定。

圖1為實施例1得到的土壤改良材料橫截面結構圖；

圖2為實施例1得到的土壤改良材料橫截面結構圖的局部放大圖；

圖3為實施例1得到的土壤改良材料表面結構圖；

圖4為實施例1得到的土壤改良材料表面結構圖的局部放大圖。

具體實施方式

如本文所用之術語：

“由……制備”與“包含”同義。本文中所用的術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。

連接詞“由……組成”排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權利要求中，此短語將使權利要求為封閉式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但與其相關的常規雜質除外。當短語“由……組成”出現在權利要求主體的子句中而不是緊接在主題之后時，其僅限定在該子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作為整體的所述權利要求之外。

當量、濃度、或者其它值或參數以范圍、優選范圍、或一系列上限優選值和下限優選值限定的范圍表示時，這應當被理解為具體公開了由任何范圍上限或優選值與任何范圍下限或優選值的任一配對所形成的所有范圍，而不論該范圍是否單獨公開了。例如，當公開了范圍“1～5”時，所描述的范圍應被解釋為包括范圍“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。當數值范圍在本文中被描述時，除非另外說明，否則該范圍意圖包括其端值和在該范圍內的所有整數和分數。

在這些實施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按質量計。

“質量份”指表示多個組分的質量比例關系的基本計量單位，1份可表示任意的單位質量，如可以表示為1g，也可表示2.689g等。假如我們說A組分的質量份為a份，B組分的質量份為b份，則表示A組分的質量和B組分的質量之比a：b?；蛘?，表示A組分的質量為aK，B組分的質量為bK（K為任意數，表示倍數因子）。不可誤解的是，與質量份數不同的是，所有組分的質量份之和并不受限于100份之限制。

“和/或”用于表示所說明的情況的一者或兩者均可能發生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。

一種土壤改良材料，其原料以重量份數計算，包括：

廢棄氨氣吸附劑60-70份、植物膠10-20份，生物炭0-20份，粘合劑3-10份；

所述廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭、分子篩、沸石、硅膠、氧化石墨烯中的一種或多種。

需要說明的是，此處所指的吸附基質可以是相應的原材料或者是改性材料，例如分子篩或改性分子篩。

廢棄氨氣吸附劑屬于一般I類工業固體廢物，其主要成分為多孔吸附基質和吸附的氨氣。氨氣在降水條件下形成氨水，溶出的氨可中和酸性土壤的pH值，施用后可有效改善土壤酸性。同時，溶出的氨與土壤中的銅離子、鋅離子、鐵離子等發生反應，轉化為氫氧化物沉淀，有效固化重金屬離子，減少酸性淋溶水中的重金屬離子排放。

氨對植物的作用有兩面性。一方面作為肥料促進植物生長，另一方面，高濃度氨的短時大量排放對植物有腐蝕性，破壞植物生長。植物膠的包覆效果，可以使得粉碎后的廢棄氨氣吸附劑顆粒具有很好的緩釋性能，能夠有效減少氨的揮發，延長氨氣釋放時間，降低氨氣對植被的刺激，從而提高植物成活率。其次，植物膠可以顯著增強土壤團聚效應，增加有機質含量，提高保水保肥性能。

可選的，土壤改良材料得原料以重量份數計算，廢棄氨氣吸附劑的用量可以為60份、65份、70份或者60-70份之間的任一值，植物膠的用量可以為10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份或者10-20份之間的任一值，生物炭的用量可以為0份、1份、5份、10份、15份、20份或者0-20份之間的任一值，粘合劑的用量可以為3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份或者3-10份之間的任一值。

在一個可選的實施方式中，所述生物炭的原料選自木屑、竹炭和稻殼中的一種或多種。

生物炭呈堿性，對土壤有很好的改良作用，施入土壤可提高酸性土壤pH值。生物炭具有復雜的多孔隙結構和較大的比表面積，可增大土壤通透性、改善土壤團聚體，吸附更多的水分和養分離子，提高土壤水容量和養分吸持容量。生物質炭中含有一定量的易分解有機化合物，土壤微生物可以將其作為碳源，能夠提高土壤微生物的生物量和活性，有利于土壤中微生物群落生長。

生物炭的制備原料優選為稻殼。所述稻殼為稻米加工后的產物，稻殼富含纖維素、木質素、二氧化硅，且稻殼中硅含量愈高，則愈堅硬，耐磨性能愈強，是一種可以資源化利用的固體廢棄物資源。

在一個可選的實施方式中，所述植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水和無機元素；

所述無機元素包括鈣和鎂。

植物膠遇水溶脹水合形成高粘度的溶膠液，其粘度隨粉劑濃度增加而顯著增加。植物膠附著在廢棄吸附劑顆粒表面，極易形成包裹結構。

在一個可選的實施方式中，所述粘合劑包括生物粘合劑和/或無機粘合劑；

所述無機粘合劑包括膨潤土。

在一個可選的實施方式中，所述粘合劑為生物粘合劑。

在一個可選的實施方式中，所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質為活性炭，所述土壤改良材料不添加所述生物炭。

一種所述的土壤改良材料的制備方法，包括：

所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質中含有活性炭時，將所述植物膠、所述粘合劑混合形成膠狀溶液，對所述廢棄氨氣吸附劑進行覆膜，得到所述土壤改良材料；

所述廢棄氨氣吸附劑的吸附基質中不含活性炭時，將所述植物膠、所述粘合劑混合形成膠狀溶液，所述廢棄氨氣吸附劑與所述生物炭混合后重復造粒，然后進行覆膜，得到所述土壤改良材料。

廢棄氨氣吸附劑使用前進行粉碎，粉碎后的顆粒物的粒徑為3-5mm。粉碎后的顆粒物的粒徑可以為3mm、4mm、5mm或者3-5mm之間的任一值。

在一個可選的實施方式中，所述混合過程中加入水，所述混合之后還包括：干燥。

在一個可選的實施方式中，加入所述水之后，得到的混合物的含水率為10-15%；

所述得到的土壤改良材料的粒徑為4-6mm。

可選的，混合物的含水率可以為10%、11%、12%、13%、14%、15%或者10-15%之間的任一值；所述造粒得到的顆粒物的粒徑可以為4mm、5mm、6mm或者4-6mm之間的任一值。

干燥通常采用常溫自然晾干方式進行。

一種所述的土壤改良材料的應用，用于改良酸性土壤。

下面將結合具體實施例對本申請的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本申請，而不應視為限制本申請的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

實施例1

本實施例提供一種土壤改良材料，包括：廢棄氨氣吸附劑70 g、植物膠12g，粘合劑5 g。

廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭。植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水、鈣和鎂；粘合劑為羥甲基纖維素。

上述土壤改良材料的制備方法如下：

將廢棄氨氣吸附劑粉碎至3mm，植物膠和粘合劑加水混合得到含水率為10 %的混合物，對廢棄氨氣吸附劑進行覆膜得到粒徑為3-4 mm的顆粒物，干燥得到土壤改良材料。

土壤改良材料橫截面結構如圖1和圖2所示，土壤改良材料表面結構如圖3和圖4所示。

由土壤改良材料橫截面結構可以看出，吸附了氨氣的廢棄吸附劑表面呈現多孔結構，吸附的氨氣極易在短時間內釋放；由土壤改良材料表面結構可以看出，在廢棄氨氣吸附劑表面形成植物膠包覆薄膜，使材料具有緩釋性能，延長了氨氣釋放時間。

實施例2

本實施例提供一種土壤改良材料，包括：廢棄氨氣吸附劑65g、植物膠10 g，生物炭10 g，粘合劑5 g。

廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭、沸石。生物炭的原料為稻殼。植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水、鈣和鎂；粘合劑為羥甲基纖維素。

上述土壤改良材料的制備方法如下：

將廢棄氨氣吸附劑粉碎至1mm，將生物炭與廢棄氨氣吸附劑混合后重復造粒，形成3mm的顆粒物，植物膠和粘合劑加水混合得到含水率為10 %的混合物，對顆粒物進行覆膜后粒徑為3-4 mm，干燥得到土壤改良材料。

實施例3

本實施例提供一種土壤改良材料，包括：廢棄氨氣吸附劑70 g、植物膠15 g，生物炭5 g，粘合劑3 g。

廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭、沸石。生物炭的原料為稻殼。植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水、鈣和鎂；粘合劑為羥甲基纖維素。

上述土壤改良材料的制備方法如下：

將廢棄氨氣吸附劑粉碎至1mm，將生物炭與廢棄氨氣吸附劑混合后重復造粒，形成3mm的顆粒物，植物膠和粘合劑加水混合得到含水率為10 %的混合物，對顆粒物進行覆膜后粒徑為3-4 mm，干燥得到土壤改良材料。

實施例4

本實施例提供一種土壤改良材料，包括：廢棄氨氣吸附劑60 g、植物膠15 g，生物炭15 g，粘合劑5 g。

廢棄氨氣吸附劑為工業氨氣吸附處理產生的廢棄吸附劑，其吸附基質為活性炭、沸石。生物炭的原料為稻殼。植物膠為天然植物膠，包括半乳甘露聚糖、蛋白質、纖維素、水、鈣和鎂；粘合劑為羥甲基纖維素。

上述土壤改良材料的制備方法如下：

將廢棄氨氣吸附劑粉碎至1mm，將生物炭與廢棄氨氣吸附劑混合后重復造粒，形成3mm的顆粒物，植物膠和粘合劑加水混合得到含水率為10 %的混合物，對顆粒物進行覆膜后粒徑為3-4 mm，干燥得到土壤改良材料。

結合實施例，共設計3個驗證區塊，標記為區塊A（對比例1）、區塊B（對比例2）、區塊C（實施例1）。

對比例1

本對比例提供一種土壤改良材料，包括：廢棄氨氣吸附劑（基質不含活性炭）60 g、生物炭20 g。

對比例2

本對比例提供一種土壤改良材料，包括：植物膠20 g，生物炭70 g，粘合劑（羥甲基纖維素）5 g。

不同區塊對寬葉草發芽率、生物量、植被蓋度、以及土壤pH、容重、電導率的影響見表1植被發芽率、生物量、植被蓋度的測定均采用樣方實測法，土壤pH采用電位法測定，土壤容重采用環刀法測定，土壤電導率采用電極法測定。

表1 不同區塊對土壤和寬葉草生長的影響

由表1可知，不同區塊對寬葉草種子發芽、生物量、蓋度及所在區土壤pH、容重、電導率呈現出不同的效果，總體表現為區塊C明顯高于對照區塊（缺少特定組分的區塊A、區塊B），說明土壤改良材料的改良效果明顯優于傳統的酸性改良材料。

本申請提供一種利用工業生產中的廢棄氨氣吸附劑用于銅礦山酸性土壤改良的方法，解決了廢棄吸附劑處置造成的土地占用和環境污染問題，同時為銅礦山酸性土壤提供了一種新的改良方法。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本申請的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本申請進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本申請各實施例技術方案的范圍。

此外，本領域的技術人員能夠理解，盡管在此的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本申請的范圍之內并且形成不同的實施例。例如，在上面的權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本申請的總體背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

土壤改良材料及其制備方法和應用.pdf

礦山土壤改良材料 礦山土壤修復 土壤修復技術 固體廢棄物處理

相關技術