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一种多功能土壤改良剂的制作方法

来源：花匠小妙招时间：2025-08-16 02:53

本发明涉及农业化学材料
技术领域：
，具体涉及一种多功能土壤改良剂。
背景技术：
：随着我国人口的增加、城镇化的推进和人民群众物质生活水平的提高，基本农田因为高负荷的种植已经出现土壤板结和盐碱化的现象，这种问题会导致农田的生产力大幅下降，农作物的产出率降低。为了解决这个问题，我国在广大农村地区开展了退耕还林、退耕还草和休耕、轮作等多种农田保护措施，这使得我国的农田土质退化现象得到巨大缓解。但是由于我国的人均耕地占有率较低，大面积复林、复草和休耕会导致我国的粮食生产受到影响，粮食生产是一个国家的战略性工程，因此还需要采用土壤改良的方式对盐碱化的土地进行生产性能恢复。土壤改良使用的土壤改良剂中含有多种成分，可以对土壤的ph值、板结现象，保水性性能等进行改善。此外由于化学农药的大量使用和工业污染物的增加，农田土壤中的重金属污染物也大量增加。污染土壤的重金属主要包括汞(hg)、镉(cd)、铅(pb)、铬(cr)和类金属砷(as)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(zn)、铜(cu)、镍(ni)等元素；这些重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。目前，修复重金属污染土壤主要通过两种途径：一是改变重金属在土壤中的存在状态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，主要修复技术有农艺和化学法；二是利用工程技术方法从土壤中去除重金属，主要修复技术主要有物理法、生物法。其中，化学法是最常用的修复方法，这种方法就是加入土壤改良剂改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共沉淀作用，改变了重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。但是常规的土壤改良剂中使用的吸附剂对于重金属元素的吸附量较低，对重金属元素的选择吸附性较差，难以有效改善土壤中的重金属污染问题。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多功能土壤改良剂，该型土壤改良剂不仅可以疏松土壤，改善土壤酸碱度和微生物群落质量，恢复土地生产力；还可以对土壤中的重金属元素进行吸附和固化。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：一种多功能土壤改良剂，其特征在于：按照质量分数，所述土壤改良剂的组分包括：脱硫石膏60-80份，腐殖酸15-18份，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂6-10份，吸附助剂4-7份，聚丙烯酰胺2-4份，柠檬酸2-5份，尿素3-6份，硫酸镁3-4份，葡萄糖酸钙0.4-0.8份，复合氨基酸1.1-1.6份。优选地，按照质量分数，土壤改良剂的组分包括：脱硫石膏65-75份，腐殖酸16-17份，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂7-9份，吸附助剂5-6份，聚丙烯酰胺2.5-3.7份，柠檬酸2.3-4.5份，尿素3.7-5.2份，硫酸镁3.2-3.6份，葡萄糖酸钙0.5-0.7份，复合氨基酸1.2-1.4份。进一步优选地，按照质量分数，土壤改良剂的组分包括：脱硫石膏70份，腐殖酸16份，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂8份，吸附助剂5.5份，聚丙烯酰胺3.1份，柠檬酸3.5份，尿素5份，硫酸镁3.4份，葡萄糖酸钙0.6份，复合氨基酸1.3份。本发明提供的吸附助剂的制备方法为：（1）按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/l的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以55-60℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以750-800℃的温度焙烧3-5h，得到活性介孔二氧化硅微粒；（2）将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以95-110℃的温度加热反应35-40min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的n，n-二甲基甲酰胺溶液中，以60-75℃的温度加热反应30-40min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；（3）按照质量份数，将30-35份改性纳米二氧化硅，14-15份α-氧化铝，5-10份纳米凹凸棒粘土，2-4份微晶纤维素、1.3-1.6份聚乙二醇，1.1-1.5份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和20-25份去离子水混合搅拌均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1150-1250℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；（4）将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为25-30μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤2-3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附助剂。其中，步骤（3）中使用的微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。优选地，复合氨基酸为18种氨基酸复合的植物型复合氨基酸。本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：按照质量份数，将脱硫石膏、聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂、吸附助剂、聚丙烯酰胺、尿素和硫酸镁加入到混合机中预先混合均匀，然后将腐殖酸、柠檬酸、氨基酸和葡萄糖酸钙加入到混合物料中，继续搅拌至所有物料充分混合均匀，得到所需土壤改良剂。使用该土壤改良剂进行土地改良的方法为：将土壤改良剂均匀播撒在需要进行改良处理的耕地表面，然后用旋耕犁对土地进行翻耕，翻耕后的土地立即进行灌溉，灌溉后25-30d，进行第二次土壤改良剂播撒，播散完成进行第二次翻耕灌溉，第二次灌溉后45-50d，进行第三次土壤改良剂播撒、翻耕和灌溉。优选地，旋耕犁翻耕的深度为40-50cm。其中，土壤改良剂三次播撒用量分别为2000kg/亩，1500kg/亩和1000kg/亩。本发明具有如下的有益效果：本发明提供的土壤改良剂中的脱硫石膏等物质可以将酸化土壤的ph值调节至中性，从而使得土壤更加适宜农作物的生长，其中腐殖酸、柠檬酸、葡萄糖酸钙和复合氨基酸等物质能够使得土壤中的有机质等成分更加适宜有益微生物、有益昆虫和土壤内蚯蚓等生命体的生存，提高土壤中的生物涵养量，避免土壤板结，使得土壤向良性循环的状态转化。其中，为了提高土壤中的肥效，还对部分元素进行了补充。该土壤改良剂中特别添加了聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂、聚丙烯酰胺、吸附助剂三种成分，聚丙烯酰胺不仅有助于改善土壤的板结状况，提高土壤的保水性能，而且可以发挥凝结作用，和聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂、吸附助剂产生协同，提高土壤改良剂对重金属的吸附和固化性能。吸附助剂由活性介孔二氧化硅、α-氧化铝、纳米凹凸棒粘土、微晶纤维素、聚乙二醇和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等材料，经过改性、烧结，研磨后得到一种微粒，经过这种特殊工艺加工得到的材料的孔隙率高，比表面大，具有极强的选择吸附性，材料的化学稳定性和机械强度较高，而且安全无害，在土壤改良过程中使用不会产生新的污染物。聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂可以进一步提高吸附助剂对于重金属元素的吸附容量，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂是一种超支化的高分子聚合物，该材料表面接枝有大量树枝状的高分子结构，这种分子结构和大量的官能团可以对cu，ni、cd、zn、pb等金属离子进行有效吸附，从而使得土壤改良剂的重金属吸附性能更加优秀。聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂和吸附助剂将土壤中的重金属元素吸附之后，由聚丙烯酰胺参与反应，发生絮凝作用生成包覆的复合体物质，经过多轮翻耕后，可以将重金属元素固结并沉降在土壤深处，避免重金属元素再次被农作物吸收。具体实施方式下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。实施例1一种多功能土壤改良剂，其特征在于：按照质量分数，所述土壤改良剂的组分包括：脱硫石膏60份，腐殖酸15份，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂6份，吸附助剂4份，聚丙烯酰胺2份，柠檬酸2份，尿素3份，硫酸镁3份，葡萄糖酸钙0.4份，复合氨基酸1.1份。本发明提供的吸附助剂的制备方法为：（1）按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/l的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以55℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以750℃的温度焙烧3h，得到活性介孔二氧化硅微粒；（2）将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以95℃的温度加热反应35min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的n，n-二甲基甲酰胺溶液中，以60℃的温度加热反应30min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；（3）按照质量份数，将30份改性纳米二氧化硅，14份α-氧化铝，5份纳米凹凸棒粘土，2份微晶纤维素、1.3份聚乙二醇，1.1份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和20份去离子水混合搅拌均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1150℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；（4）将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为25-30μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤2个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附助剂。其中，步骤（3）中使用的微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。优选地，复合氨基酸为18种氨基酸复合的植物型复合氨基酸。本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：按照质量份数，将脱硫石膏、聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂、吸附助剂、聚丙烯酰胺、尿素和硫酸镁加入到混合机中预先混合均匀，然后将腐殖酸、柠檬酸、氨基酸和葡萄糖酸钙加入到混合物料中，继续搅拌至所有物料充分混合均匀，得到所需土壤改良剂。使用该土壤改良剂进行土地改良的方法为：将土壤改良剂均匀播撒在需要进行改良处理的耕地表面，然后用旋耕犁对土地进行翻耕，翻耕后的土地立即进行灌溉，灌溉后25d，进行第二次土壤改良剂播撒，播散完成进行第二次翻耕灌溉，第二次灌溉后45d，进行第三次土壤改良剂播撒、翻耕和灌溉。优选地，旋耕犁翻耕的深度为40cm。其中，土壤改良剂三次播撒用量分别为2000kg/亩，1500kg/亩和1000kg/亩。实施例2一种多功能土壤改良剂，其特征在于：按照质量分数，所述土壤改良剂的组分包括：脱硫石膏80份，腐殖酸18份，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂10份，吸附助剂7份，聚丙烯酰胺4份，柠檬酸5份，尿素6份，硫酸镁4份，葡萄糖酸钙0.8份，复合氨基酸1.6份。本发明提供的吸附助剂的制备方法为：（1）按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/l的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以60℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以800℃的温度焙烧5h，得到活性介孔二氧化硅微粒；（2）将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以110℃的温度加热反应40min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的n，n-二甲基甲酰胺溶液中，以75℃的温度加热反应40min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；（3）按照质量份数，将35份改性纳米二氧化硅，15份α-氧化铝，10份纳米凹凸棒粘土，4份微晶纤维素、1.6份聚乙二醇，1.5份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和25份去离子水混合搅拌均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1250℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；（4）将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为25-30μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附助剂。其中，步骤（3）中使用的微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。优选地，复合氨基酸为18种氨基酸复合的植物型复合氨基酸。本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：按照质量份数，将脱硫石膏、聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂、吸附助剂、聚丙烯酰胺、尿素和硫酸镁加入到混合机中预先混合均匀，然后将腐殖酸、柠檬酸、氨基酸和葡萄糖酸钙加入到混合物料中，继续搅拌至所有物料充分混合均匀，得到所需土壤改良剂。使用该土壤改良剂进行土地改良的方法为：将土壤改良剂均匀播撒在需要进行改良处理的耕地表面，然后用旋耕犁对土地进行翻耕，翻耕后的土地立即进行灌溉，灌溉后30d，进行第二次土壤改良剂播撒，播散完成进行第二次翻耕灌溉，第二次灌溉后50d，进行第三次土壤改良剂播撒、翻耕和灌溉。优选地，旋耕犁翻耕的深度为50cm。其中，土壤改良剂三次播撒用量分别为2000kg/亩，1500kg/亩和1000kg/亩。实施例3一种多功能土壤改良剂，其特征在于：按照质量分数，所述土壤改良剂的组分包括：脱硫石膏70份，腐殖酸16份，聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂8份，吸附助剂5.5份，聚丙烯酰胺3.1份，柠檬酸3.5份，尿素5份，硫酸镁3.4份，葡萄糖酸钙0.6份，复合氨基酸1.3份。本发明提供的吸附助剂的制备方法为：（1）按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/l的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以57℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以780℃的温度焙烧4h，得到活性介孔二氧化硅微粒；（2）将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以100℃的温度加热反应37min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的n，n-二甲基甲酰胺溶液中，以70℃的温度加热反应35min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；（3）按照质量份数，将33份改性纳米二氧化硅，15份α-氧化铝，8份纳米凹凸棒粘土，3份微晶纤维素、1.56份聚乙二醇，1.2份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和23份去离子水混合搅拌均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1200℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；（4）将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为25-30μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附助剂。其中，步骤（3）中使用的微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。优选地，复合氨基酸为18种氨基酸复合的植物型复合氨基酸。本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：按照质量份数，将脱硫石膏、聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂、吸附助剂、聚丙烯酰胺、尿素和硫酸镁加入到混合机中预先混合均匀，然后将腐殖酸、柠檬酸、氨基酸和葡萄糖酸钙加入到混合物料中，继续搅拌至所有物料充分混合均匀，得到所需土壤改良剂。使用该土壤改良剂进行土地改良的方法为：将土壤改良剂均匀播撒在需要进行改良处理的耕地表面，然后用旋耕犁对土地进行翻耕，翻耕后的土地立即进行灌溉，灌溉后28d，进行第二次土壤改良剂播撒，播散完成进行第二次翻耕灌溉，第二次灌溉后47d，进行第三次土壤改良剂播撒、翻耕和灌溉。优选地，旋耕犁翻耕的深度为45cm。其中，土壤改良剂三次播撒用量分别为2000kg/亩，1500kg/亩和1000kg/亩。性能测试检测该土壤改良剂中聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂和吸附助剂成分按比复配使用后，对于hg2+和cr2+的吸附性能。其中，测试试验中hg2+和cr2+的浓度为100mg/l，利用原子吸收分光光度计测试吸附前后的hg2+和cd2+的溶液浓度，经过前期试验发现，最佳的吸附实验的条件为：吸附时间3h，温度25℃，用量为20g/l；为了测试在土壤常规酸碱度情况下进行应用的效果，分别测试该复配组分在溶液ph值为4.5、5.0和6.0条件下的吸附率，得到如下测试结果：表1：本实施例中的复配组分对于hg2+和cr2+的吸附性能吸附率%实施例1实施例2实施例3ph4.578.5178.3578.37ph5.091.1391.2591.53ph6.071.1571.3772.03分析以上实现结果发现本发明中的聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型树脂和吸附助剂成分对于重金属元素hg2+和cd2+确实具有非常优秀的吸附性能，有效吸附率大于70%，另外，当组分的用量为20g/l，温度为25℃，酸碱度为5.0时，对于重金属元素的吸附性能最强，因此，只需要保持弱酸性，该组分就可以对土壤中的重金属元素进行有效吸附。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12