一種減緩污染土壤淋洗過(guò)程養(yǎng)分淋失的方法，將纖維素基陰離子吸附劑和污染黃土混合均勻后填入淋洗柱中，在土層中分布小石子10～12粒，淋洗柱底部用尼龍篩網(wǎng)固定，以乙二胺四乙酸為淋洗液對(duì)淋洗柱中的黃土進(jìn)行淋洗，在淋洗柱下端收集淋洗液。本發(fā)明專利技術(shù)減緩污染土壤淋洗過(guò)程養(yǎng)分淋失的方法，通過(guò)在淋洗前，在黃土中添加纖維素基陰離子吸附劑，然后以乙二胺四乙酸為淋洗液進(jìn)行淋洗，纖維素基陰離子吸附劑對(duì)帶有負(fù)電荷的陰離子有較好的結(jié)合固定作用，其在不影響鉛和鎘(陽(yáng)離子)淋洗效果的前提下，減緩N元素(硝酸根，陰離子)和P元素(磷酸根，陰離子)的淋溶損失。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種土壤養(yǎng)分淋失的減緩方法，具體涉及。
技術(shù)介紹
土壤圈是人類賴以生存的基本界面，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)最活躍的圈層之一。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，土壤污染形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。據(jù)保守估計(jì)，目前我國(guó)約有1/6左右的耕地受到重金屬的嚴(yán)重污染，其中14個(gè)省份(自治區(qū)或直轄市)的耕地已成為重金屬污染多發(fā)區(qū)域。鉛和鎘已成為我國(guó)土壤中分布面積最廣和毒性最大的重金屬類污染物。目前主流的污染土壤修復(fù)技術(shù)包括客土法、化學(xué)淋洗法、電修復(fù)法、植物修復(fù)法等，其中化學(xué)淋洗法較為成熟，且治理成本、修復(fù)周期、污染風(fēng)險(xiǎn)等方面相對(duì)更易被接受。但土壤淋洗過(guò)程不可回避的問(wèn)題之一就是土壤組分的同步淋失或性質(zhì)變化，進(jìn)而改變土壤體系的理化屬性或?qū)е峦寥郎鷳B(tài)功能的徹底喪失。這一問(wèn)題已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。對(duì)于控制土壤養(yǎng)分淋失的技術(shù)手段，主要集中在以下兩個(gè)方面。第一，通過(guò)向土壤中添加外源物達(dá)到土壤養(yǎng)分的吸持固定。比如，劉世杰發(fā)現(xiàn)盆缽體系栽種玉米過(guò)程中，添加黑炭能夠減少NH4' K+、Ca2+的養(yǎng)分淋失；Hodgkinson等認(rèn)為有機(jī)培肥有利于降低土壤優(yōu)勢(shì)流造成的養(yǎng)分淋失，各種養(yǎng)分的淋失速度和淋失總量下降幅度明顯；陶寶瑞通過(guò)桶栽實(shí)驗(yàn)探討了秸桿集中掩埋還田對(duì)麥田土壤N、P淋失的影響，實(shí)現(xiàn)了降低N、P淋失的預(yù)期目標(biāo)。第二，改進(jìn)傳統(tǒng)的灌溉和施肥技術(shù)提高土壤養(yǎng)分的利用率，客觀上降低其淋溶損失。比如，Chen等利用微孔滴灌技術(shù)替代傳統(tǒng)的噴灌和漫灌方法，有效控制了土壤養(yǎng)分淋溶速率；侯笑林試圖利用控釋復(fù)肥效能釋放的長(zhǎng)期性降低養(yǎng)分的淋失率，取得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；何傳龍采用改進(jìn)減量施肥技術(shù)，在保證作物產(chǎn)量的同時(shí)，提高了土壤N、P的利用率，提供了一種減少N、P養(yǎng)分淋失的新思路。由此可見，相關(guān)研究多關(guān)注于作物栽培或模擬灌溉條件下，降低土壤N、P養(yǎng)分淋失的方法。對(duì)于重金屬污染土壤淋洗過(guò)程，既能取得較高的重金屬淋洗率，同時(shí)盡量降低土壤養(yǎng)分淋失量，涉及很少，同時(shí)，對(duì)于典型地區(qū)的相關(guān)研究略顯不足。土壤組分包括礦物質(zhì)(石英、方解石、伊利石、蒙脫石等)、有機(jī)質(zhì)(腐殖質(zhì)、動(dòng)植物殘?bào)w、生物排泄物和分泌物等)、土壤溶液和土壤空氣等三相物質(zhì)四種組分，在重金屬污染土壤化學(xué)淋洗過(guò)程中，極易淋失的組分包括重金屬離子和活性較大的土壤養(yǎng)分(主要指N元素和P元素)。天然條件下，土壤中的N元素和P元素主要以硝酸根和磷酸根的形式存在，帶有負(fù)電荷，具有與帶正電荷組分優(yōu)先結(jié)合的屬性；而鉛離子和鎘離子多帶有正電荷，具有強(qiáng)烈的吸電子能力。兩類物質(zhì)具有的電荷屬性完全不同，因此，可以利用土壤養(yǎng)分(硝酸根、磷酸根)和重金屬離子(鉛、鎘)的電荷差異，既達(dá)到鉛離子和鎘離子的有效淋洗，同時(shí)減緩硝酸根和磷酸根的淋溶損失。對(duì)于如何減緩或控制污染土壤化學(xué)淋洗修復(fù)過(guò)程的養(yǎng)分淋失涉及很少，目前尚未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供，在不影響鉛和鎘(陽(yáng)離子)淋洗效果的前提下，減緩N元素(硝酸根，陰離子)和P元素(磷酸根，陰離子)的淋溶損失。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是，，將纖維素基陰離子吸附劑和污染黃土混合均勻后填入淋洗柱中，在土層中分布粒徑為1.2?1.8cm的小石子10?12粒，淋洗柱底部用尼龍篩網(wǎng)固定，以乙二胺四乙酸(EDTA)為淋洗液對(duì)淋洗柱中的黃土進(jìn)行淋洗，在淋洗柱下端收集淋洗液。本專利技術(shù)的特點(diǎn)還在于，纖維素基陰離子吸附劑的制備方法為:步驟1，向IOg粉粹秸桿中加入濃度為lmol/L的KOH溶液lOOmL，超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)，步驟2，將步驟I得到的反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾、水洗、干燥后加入0.lmol/L的NaClO2溶液40mL和0.lmol/L的冰乙酸IOOmL,超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、干燥，得到秸桿纖維素；步驟3，將步驟2得到的秸桿纖維素lg、環(huán)氧氯丙烷50mL和N，N- 二甲基甲酰胺IOOmL混合后在超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)I?4h，然后加入20mL吡啶繼續(xù)反應(yīng)I?4h，再加入40mL 二乙胺溶液繼續(xù)反應(yīng)I?4h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、干燥，得到纖維素基陰離子吸附劑。步驟I中秸桿為玉米秸桿和小麥秸桿按質(zhì)量比1:1組成的混合物。步驟I中超聲功率25?100W，反應(yīng)溫度25?100°C，反應(yīng)時(shí)間I?4h，攪拌速率60 ?120r/min。步驟2中超聲功率25?100W，反應(yīng)溫度25?100°C，反應(yīng)時(shí)間I?4h，攪拌速率60 ?120r/min。步驟3中超聲功率25?100W，反應(yīng)溫度25?100°C，攪拌速率60?120r/min。纖維素基陰離子吸附劑與黃土質(zhì)量比1:10?40。乙二胺四乙酸的濃度0.01?0.2mol/L。淋洗液流速20?80mL/min，pH值5?8，淋洗溫度15?45°C，淋洗時(shí)間I?4h。本專利技術(shù)的有益效果是，本專利技術(shù)為，通過(guò)在淋洗前，在黃土中添加纖維素基陰離子吸附劑，然后以乙二胺四乙酸為淋洗液進(jìn)行淋洗，纖維素基陰離子吸附劑對(duì)帶有負(fù)電荷的陰離子有較好的結(jié)合固定作用，其在不影響鉛和鎘(陽(yáng)離子)淋洗效果的前提下，減緩N元素(硝酸根，陰離子)和P元素(磷酸根，陰離子)的淋溶損失。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本專利技術(shù)為，具體按照以下步驟實(shí)施:步驟1，向IOg粉粹秸桿(秸桿為玉米秸桿和小麥秸桿按質(zhì)量比1:1組成的混合物)中加入濃度為lmol/L的KOH溶液lOOmL，超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)I?4h，超聲功率25?100W，反應(yīng)溫度25?100°C，攪拌速率60?120r/min ；步驟2，將步驟I得到的反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾、水洗、干燥后加入0.lmol/L的NaClO2溶液40mL和0.lmol/L的冰乙酸IOOmL,超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)I?4h，超聲功率25?100W，反應(yīng)溫度25?100°C，攪拌速率60?120r/min，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、干燥，得到秸桿纖維素；步驟3，將步驟2得到的秸桿纖維素lg、環(huán)氧氯丙烷50mL和N，N- 二甲基甲酰胺IOOmL混合后在超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)I?4h，然后加入20mL吡啶繼續(xù)反應(yīng)I?4h，再加入40mL 二乙胺溶液繼續(xù)反應(yīng)I?4h，超聲功率25?100W，反應(yīng)溫度25?100°C，攪拌速率60?120r/min，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、干燥，得到纖維素基陰離子吸附劑；步驟4，將步驟3得到的纖維素基陰離子吸附劑和污染黃土按質(zhì)量比1:10?40混合均勻后填入淋洗柱中，在土層中分布粒徑為1.2?1.8cm的小石子10?12粒，淋洗柱底部用尼龍篩網(wǎng)固定，以濃度0.01?0.2mol/L的乙二胺四乙酸(EDTA)為淋洗液對(duì)淋洗柱中的黃土進(jìn)行淋洗，淋洗液流速20?80mL/min, pH值5?8,淋洗溫度15?45°C,淋洗時(shí)間I?4h,在淋洗柱下端收集淋洗液。本專利技術(shù)的原理為:在重金屬污染土壤化學(xué)淋洗過(guò)程中，極易淋失的組分除了重金屬離子外，還包括活性較大的土壤養(yǎng)分(主要指N元素和P元素)。天然條件下，土壤中的N元素和P元素主要以硝酸根和磷酸根的形式存在，帶有負(fù)電荷，能夠與帶正電荷的組分優(yōu)先結(jié)合；而鉛離子和鎘離子多帶有正電荷，具有強(qiáng)烈的吸電子能力。兩類物質(zhì)具有的電荷屬性完全不同，因此，可以利用土壤養(yǎng)分(硝酸根、磷酸根)和重金屬離子(鉛、鎘)的電荷差異，既達(dá)到鉛離子和鎘離子的有效淋洗，同時(shí)減緩硝酸根和磷酸根的淋溶損失。本專利技術(shù)合成的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種減緩污染土壤淋洗過(guò)程養(yǎng)分淋失的方法，其特征在于，將纖維素基陰離子吸附劑和污染黃土混合均勻后填入淋洗柱中，在土層中分布粒徑為1.2～1.8cm的小石子10～12粒，淋洗柱底部用尼龍篩網(wǎng)固定，以乙二胺四乙酸為淋洗液對(duì)淋洗柱中的黃土進(jìn)行淋洗，在淋洗柱下端收集淋洗液。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種減緩污染土壤淋洗過(guò)程養(yǎng)分淋失的方法，其特征在于，將纖維素基陰離子吸附劑和污染黃土混合均勻后填入淋洗柱中，在土層中分布粒徑為1.2?1.8cm的小石子10?12粒，淋洗柱底部用尼龍篩網(wǎng)固定，以乙二胺四乙酸為淋洗液對(duì)淋洗柱中的黃土進(jìn)行淋洗，在淋洗柱下端收集淋洗液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減緩污染土壤淋洗過(guò)程養(yǎng)分淋失的方法，其特征在于，所述纖維素基陰離子吸附劑的制備方法為: 步驟1，向IOg粉粹秸桿中加入濃度為lmol/L的KOH溶液lOOmL，超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)， 步驟2，將步驟I得到的反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾、水洗、干燥后加入0.lmol/L的NaClO2溶液40mL和0.lmol/L的冰乙酸IOOmL,超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、干燥，得到秸桿纖維素； 步驟3，將步驟2得到的秸桿纖維素lg、環(huán)氧氯丙烷50mL和N，N-二甲基甲酰胺IOOmL混合后在超聲輔助攪拌條件下反應(yīng)I?4h，然后加入20mL吡啶繼續(xù)反應(yīng)I?4h，再加入40mL 二乙胺溶液繼續(xù)反應(yīng)I?4h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、干燥，得到纖維素基陰離子吸附劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減緩污染土壤淋洗過(guò)程養(yǎng)分淋失的方法，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范春輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61
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