本發(fā)明涉及土壤修復(fù)，具體涉及一種基于有機(jī)質(zhì)富集的土壤重構(gòu)方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、稀土是化學(xué)元素周期表中鑭系15個(gè)元素和21號(hào)元素鈧、39號(hào)元素釔(共17個(gè)元素)的總稱，稀土被稱為“工業(yè)維生素”、“新材料之母”，大量運(yùn)用在航空航天、電子、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)，是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。離子吸附性稀土礦的開采工藝主要為地浸、堆浸以及原地浸礦等三種不同的技術(shù)。其中由于原地浸礦相比于其他技術(shù)存在工作量少、勞動(dòng)強(qiáng)度低以及成本較低的優(yōu)點(diǎn)，得到了采礦業(yè)的廣泛應(yīng)用。但原地浸礦工藝的使用，需要開挖淺槽、注液井和集液溝，灌注硫酸銨溶液。礦體注液孔的開挖仍有1/3的制備和表土被擾動(dòng)，浸礦劑硫酸銨溶液長期、高濃度的注入礦體，一方面是形成了硫酸稀土和氫氧化銨在土壤里，再經(jīng)過草酸或碳銨的沉淀，變成了草酸稀土或碳銨稀土，濃度過高對(duì)周圍土壤植物產(chǎn)生危害，植被根系受損、喪失固水保土作用，而且剩下的尾礦還含有很多重金屬，隨著水土流失進(jìn)入地表及地下水，導(dǎo)致水資源污染。

2、稀土礦及周邊污染農(nóng)田土壤的治理與修復(fù)，是保障農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康迫切需要解決的問題，也是稀土資源可持續(xù)開發(fā)利用必須面對(duì)和解決的環(huán)境問題，對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。對(duì)于礦山生態(tài)的修復(fù)技術(shù)主要分為：物理法、化學(xué)法以及生物法，物理法具有對(duì)環(huán)境不造成二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)用范圍小、修復(fù)不徹底的缺點(diǎn)；生物法具有成本低、沒有二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但是具有應(yīng)用范圍受限、修復(fù)時(shí)間長的缺點(diǎn)；化學(xué)法是通過加入改良劑、淋洗液等改變重金屬形態(tài)來修復(fù)，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，現(xiàn)有的土壤改良劑添加在離子型稀土礦的尾礦土壤中，由于土壤呈酸性，導(dǎo)致其對(duì)重金屬吸附沉積效果差、土壤修復(fù)速度慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于有機(jī)質(zhì)富集的土壤重構(gòu)方法及應(yīng)用，解決以下技術(shù)問題：

2、現(xiàn)有的土壤改良劑添加在酸性土壤中，導(dǎo)致其對(duì)土壤中重金屬離子的吸附沉積效果差，土壤修復(fù)效果不理想。

3、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種基于有機(jī)質(zhì)富集的土壤重構(gòu)方法，包括如下步驟：土壤重構(gòu)方法包括在土壤中添加土壤修復(fù)劑；

5、土壤修復(fù)劑的制備方法包括如下步驟：

6、s1：將黃煙秸稈干燥、粉碎、浸泡、過濾，取濾液為黃煙秸稈浸出液；

7、s2：將黃煙秸稈浸出液、油茶果殼粉末、改性生物炭拌合，得到土壤改良劑；土壤改良劑中包括10-50g油茶果殼粉末、10-50ml黃煙秸稈浸出液、2-10g改性生物炭；

8、改性生物炭的制備方法包括如下步驟：

9、a1：將肌醇六磷酸、去離子水加入反應(yīng)釜中分散均勻，加入環(huán)氧化生物炭，控制溫度60-70℃，保溫反應(yīng)3-6h，水洗、干燥，制備得到磷酸化生物炭；

10、a2：將磷酸化生物炭、蒸餾水、三聚氰胺加入反應(yīng)釜中分散均勻，控制溫度80-90℃，保溫反應(yīng)3-6h，離心、乙醇洗滌、干燥，得到氨基化生物炭；

11、a3：將有機(jī)化磁性粒子、無水乙醇、氨基化生物炭加入反應(yīng)釜中分散均勻，控制溫度75-85℃，攪拌條件下保溫12-18h，無水乙醇洗滌、水洗、冷凍干燥，得到改性生物炭。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：a1中肌醇六磷酸、去離子水加入反應(yīng)釜中分散均勻，加入環(huán)氧化生物炭的添加比為1-2g：10ml：1g。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：a2中磷酸化生物炭、蒸餾水、三聚氰胺的添加比為10g：100-300ml：1-3g。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：a3中有機(jī)化磁性粒子、無水乙醇、氨基化生物炭的添加比為0.5-3g：100-200ml：10g。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：環(huán)氧化生物炭的制備方法包括如下步驟：

16、b1：將制備黃煙秸稈浸出液剩余的濾剩固體干燥燒結(jié)、粉碎過篩，得到生物炭顆粒；

17、b2：將生物炭顆粒、甲醇溶液、氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)釜中，控制溫度40-50℃，保溫?cái)嚢?-8h，水洗、干燥，得到預(yù)處理生物炭顆粒；

18、b3：將預(yù)處理生物炭顆粒、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲苯加入反應(yīng)釜中，常溫?cái)嚢?-3h，干燥，得到環(huán)氧化生物炭。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：b1中干燥燒結(jié)具體步驟為：置于烘箱中60-80℃、干燥1-3h，置于馬弗爐中氮?dú)猸h(huán)境下500-600℃、燒結(jié)0.5-5h(升溫速率10℃/min)；生物炭顆粒粒徑1-5mm。

20、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：b2中甲醇溶液為20-40wt％甲醇水溶液、氫氧化鈉溶液為20-25wt％氫氧化鈉水溶液；生物炭顆粒、甲醇溶液、氫氧化鈉溶液的添加比為10g：30-60ml：200-300ml。

21、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：b3中預(yù)處理生物炭顆粒、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲苯的添加比為1g：0.1-0.5ml：20-100ml。

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：有機(jī)化磁性粒子的制備方法包括如下步驟：將四氧化三鐵粒子、甲苯、十八基三乙氧基硅烷加入反應(yīng)釜中分散均勻，密封高壓釜中120-150℃反應(yīng)3-6h，乙醇洗滌、干燥，得到有機(jī)化磁性粒子。

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：四氧化三鐵粒子、甲苯、十八基三乙氧基硅烷的添加比為1g:50-100ml：0.1-0.5ml。

24、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述四氧化三鐵粒子的制備方法包括如下步驟：氮?dú)夥諊?，將六水合氯化鐵、醋酸鈉、乙醇加入反應(yīng)釜中分散均勻，控制溫度150-160℃，保溫反應(yīng)1-3h，密封高壓釜中200-250℃反應(yīng)9-12h，乙醇洗滌、干燥，得到四氧化三鐵粒子。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：黃煙秸稈浸出液的具體制備方法為：黃煙秸稈干燥后粉碎成3-10mm的黃煙秸稈顆粒；將黃煙秸稈顆粒置于水中常溫浸泡2-4天，過濾取濾液，即為黃煙秸稈浸出液。

26、上述基于有機(jī)質(zhì)富集的土壤重構(gòu)方法應(yīng)用于修復(fù)離子型稀土礦開采后的尾礦土壤。

27、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：每千克尾礦土壤中添加10-100g土壤修復(fù)劑。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、(1)本技術(shù)以黃煙秸稈顆粒為原料通過水浸處理，得到黃煙秸稈浸出液，將本技術(shù)制備的黃煙秸稈浸出液以及油茶果殼粉末、改性生物炭進(jìn)行拌合，得到土壤修復(fù)劑。本技術(shù)制備的黃煙秸稈浸出液中含有含有糖類、木質(zhì)素以及無機(jī)鹽離子，其中木質(zhì)素和聚戊糖分子吸附在改性生物炭表面，使改性生物炭表面具有相同的電荷，由于同性電荷相斥的作用，使之趨于分散狀態(tài)，浸出液中豐富的無機(jī)鹽離子添加在土壤中有效調(diào)節(jié)土壤中無機(jī)鹽離子含量；而且黃煙秸稈浸出液中的糖類和木質(zhì)素等表面活性劑，使材料的雙電層電位增加，表面張力增加，使土壤修復(fù)劑在酸性土壤中的穩(wěn)定性增加，有效提高土壤修復(fù)劑對(duì)尾礦土壤的修復(fù)效果。

30、(2)本技術(shù)利用制備黃煙秸稈滲濾液剩余的固體進(jìn)行干燥、燒結(jié)，得到生物炭；本技術(shù)制備的生物炭的表面積使其具有更多的羥基、羰基、醚鍵、酰胺等含氧功能基團(tuán)，生物炭的芳香結(jié)構(gòu)提供的π電子形成陽離子-π作用，對(duì)土壤中的無機(jī)污染物進(jìn)行吸附，與重金屬離子發(fā)生沉淀作用；本技術(shù)制備的生物炭結(jié)構(gòu)上包括氧化能力較強(qiáng)的芳香結(jié)構(gòu)和容易被降解的碳氧結(jié)構(gòu)和脂肪結(jié)構(gòu)，本技術(shù)制備的生物炭ph偏堿、比表面積大、孔隙率高、離子交換量大的優(yōu)點(diǎn)，施入土壤后提高土壤肥力、改善土壤理化性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)土壤中氮、磷的固定。

31、本技術(shù)利用氫氧化鈉溶液處理生物炭顆粒，在其表面接枝羥基，并利用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷進(jìn)行環(huán)氧化處理，得到環(huán)氧化生物炭；本技術(shù)再環(huán)氧化生物炭表面的環(huán)氧基團(tuán)與植酸中的磷酸基反應(yīng)，在生物炭表面接枝磷酸基團(tuán)，并利用磷酸基團(tuán)與三聚氰胺進(jìn)行反應(yīng)，在生物炭表面接枝氨基，得到氨基化生物炭；最后本技術(shù)以氨基化生物炭為基體，在氨基化生物炭表面沉積有機(jī)化磁性粒子，得到改性生物炭；本技術(shù)對(duì)生物炭進(jìn)行有機(jī)改性，材料帶負(fù)電和堿性官能團(tuán)提高，有效吸附陽離子。本技術(shù)制備的改性生物炭對(duì)土壤中剩余的稀土離子進(jìn)行吸附、沉積、固化，稀土能增強(qiáng)作物的光合作用，促進(jìn)作物根系生長，提高作物抵抗病蟲害和逆境的能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)。本技術(shù)利用制備的土壤修復(fù)劑不僅具有良好的吸附性能和持水性能，除了在保持土壤養(yǎng)分方面起到積極作用外，對(duì)于污染物的固定和具有良好的效果。