一种修复改良土壤结构的复合制剂及其制备方法
【专利摘要】一种修复改良土壤结构的复合制剂，包括改性废沸石20?30份、腐植酸30?50份、过硫酸钙10?20份、石膏5?10份；所述改性废沸石是废催化裂化催化剂经过煅烧、粉碎，负载酸后得到的。所述土壤改良复合制剂采用工业废弃物制备，成本低廉，可以大规模使用；所述复合制剂用量小，对于土壤的二次破坏小，对于土壤的改良长期有效；土壤pH值及代换性钠离子含量明显降低，土壤团聚体的总重量增加，土壤容重降低。
【专利说明】一种修复改良土壤结构的复合制剂及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于农业领域，特别是涉及改良盐碱地土壤结构的复合制剂以及制备方法。
【背景技术】
[0003]盐碱土也叫盐渍土，是指土壤中含有过量可溶性盐类的土地，包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。所谓盐土，主要是指土壤内含有过量水溶性盐分的土壤，多属中性盐，呈碱性反应，pH值在7-8之间。所谓碱土，主要是指土壤中含水溶性的碱性盐，呈较强的碱性反应，pH值在8.5以上。盐渍化土壤由于盐分多，碱性大，使土壤腐殖质遭到淋失，土壤结构受到破坏，表现为湿时黏，干时硬，土表常有白色盐分积淀，通气和透水不良，严重的会造成植物萎蔫、中毒和烂根死亡，所以必须对盐碱地进行土壤改良。
[0004]自20世纪40年代以来，前苏联对盐碱地造林的植物选择、造林技术、选育耐盐植物、地下水位与盐碱地的关系，以及树木对盐碱土壤的改良作用和土壤滋生盐渍化问题进行了比较深入的研究，并取得一系列研究成果。匈牙利也进行了相关研究。美国科学家在盐害和植物盐机理方面提出了原初盐害和次生盐害的理论，并从分子生物学水平探讨了植物耐盐机制。巴基斯坦、印度、埃及、以色列以及澳大利亚等国的科学家在作物耐盐性方面做了不少工作。
[0005]我国的耐盐改良研究起步较晚，总的来说，我国的盐碱地改良经历了生物改良、生物与工程改良、综合改良三个过程。1949年以前，金陵大学的科研人员在苏北盐碱地的治理、改良和利用方面做了一些工作，而大规模的改良利用则是从1949年开始的。20世纪50-60年代，在盐碱地治理中侧重水利措施，以排为主，重视浇灌冲洗，由此，陈恩风教授提出了以排水为基础，以培肥为根本的观点，水利工程、农业耕作和生物培肥措施相互结合，综合治理。在这种改造盐碱地的思想指导下，盐碱地的改良利用跨上新的台阶。目前，我国学者对盐碱地的研究已经全面展开，邹长明等研究认为:盐分主要聚集在O?15 cm 土层，尤其是O?5 cm 土层。马献发等认为O?10 cm土层的盐分积累远远高于其它各土层。总之，表层耕作土是主要的改良对象，对不同盐碱化程度的盐碱土应该有针对性的治理措施进行改良。
[0006]对于中重度盐碱化土壤而言，化学改良是主要途径之一。化学改良盐碱土是使用化学改良剂，利用酸碱中和原理来改良土壤化学性质的方法。化学改良剂有两方面的作用:一是改良土壤结构，加速洗盐排盐的过程;二是改变可溶性盐基成分，增加盐基代换容量，调节土壤酸碱度。化学改良包括施用石膏、磷石膏、过磷酸钙、腐植酸、泥炭及醋渣等。施入适当的矿物化肥，补充土壤中氮、磷、钾及铁元素含量，有明显的改土效果。施用大量的有机质，可增加土壤有机物质，达到改良土壤的目的。
[0007]沸石是石油加工尤其是催化裂化中最常用到的催化剂载体，我国催化裂化的年加工能力已经超过108t，每年所耗费的催化裂化催化剂也已达到了 9X104t以上。这些催化剂除部分自然跑损外，其余的则被作为固体废弃物而进行填埋处理，这样不仅会浪费大量的资源，如处理不当还会造成环境污染。沸石中含有大量的微孔结构，而且结构中含有大量的酸性活性位，具有良好的吸附和化学活性，但是废沸石催化剂用于土壤改良剂还未见有相关的报道。
[0008]CN102150490A公开了一种无机高分子土壤改良剂改良苏打碱化土壤为水田的方法。本发明无机高分子改良剂组分为固体聚合硫酸铁。无机高分子改良剂改良苏打碱化土壤为水田时，改良剂在苏打碱化土壤中遇水浸泡后快速水解，产生大量的高价阳离子，可以代换土壤中的交换性钠离子，从而降低土壤的碱化度，再通过淋洗，将代换出来的钠离子随排水排走，水解后生成的多羟基络合物可以对高度分散的土壤胶体起到吸附、架桥、网捕等絮凝作用，促进土壤胶体微粒聚集而形成大颗粒，增强土壤通透性，改良剂的水解致酸作用还可以降低土壤PH值，为作物生长提供良好的土壤环境。
[0009]CN 101781566A公开了一种钠质碱化土壤改良剂，主要组成为磷石膏50-90份、碳酸氢铵5-30份、硫酸钾3-28份、蛭石2-30份、腐殖酸5-35份。所述改良剂具有调节土壤pH值，提高土壤水分的渗入性能，激活土壤营养元素的功能。但是该技术改良速度较慢，较适合轻度钠质碱化土壤，不能快速改良高PH值和高碱化度土壤。
【发明内容】
[0010]腐植酸是一种具有复杂成分的芳香羟基羧酸，其主要组分为黑腐酸、棕腐酸、黄腐酸等。腐植酸中含有许多以氧为主要元素的活性基团如羧基、甲氧基、醇羟基、酚羟基、醌基等。种类众多的官能团决定了腐植酸具有独特的物理、化学性质，使其具有氧化还原、离子交换、吸附、络合、光化学及亲水等作用。腐植酸是一种平面分子结构，分子结构中含有环状结构，并且具有大量的羟基、羧基、羰基等官能团，有较大的比表面积，能通过氢键作用与JT-
相互作用吸附于沸石表面，并且末端的羧酸钠结构可以提供静电斥力，使得修饰后的沸石更好的分散性能。
[0011]本发明利用废沸石催化剂中的存在微孔结构，对其进行进一步煅烧扩孔，增大微孔的孔径，从而可以吸附腐植酸和磷酸。吸附到沸石中的酸性物质在土壤中缓慢释放，从而达到改善土壤酸碱度，增加土壤肥力的效果。本发明中由于加入了能够缓慢释放酸的沸石，可以避免对酸对土壤中微生物的伤害。沸石中含有的微孔结构有利于土壤保持湿润，其中的酸性活性位可以帮助吸附中和土壤中的碱性物质，进一步帮助土壤酸碱度的调整。沸石中的孔道和多种活性位还可以与腐植酸产生较弱的作用力，部分吸附腐植酸，形成团状结构，有利于土壤的疏松和储水。
[0012]本发明公开以下技术方案:
一种修复改良土壤结构的复合制剂，包括改性废沸石20-30份、腐植酸30-50份、过硫酸钙10-20份、石膏5-10份;所述改性废沸石是废催化裂化催化剂经过煅烧粉碎，加入铝溶胶再次煅烧后得到。
[0013]所述改性废沸石的制备方法包括以下步骤:废催化裂化催化剂在700-1000°C下煅烧l_3h;煅烧后的催化剂粉碎至20-50目；加入适量的铝溶胶并搅拌加热至100-120°C晶化5-10h;在300-600 0C下煅烧3-6h，得到所述改性废沸石。
[0014]所述铝溶胶的加入量以Al2O3计，其加入量为废沸石质量的10-20%。
[0015]所述改性废沸石还可以负载质子酸，包括将所述改性废沸石浸渍在pH值为2-3的质子酸溶液中l-3d，搅拌干燥，得到负载酸的改性废沸石;所述质子酸优选是磷酸或者磷酸二氢盐。
[0016]优选所述复合制剂中还可以加入1-5份的吸水树脂。
[0017]将所述复合制剂用于盐碱地土壤改良的方法，包括将所述复合制剂按照每亩50-200 kg的用量施用与盐碱地，并洒水即可。
[0018]本发明的有益效果:本发明所述土壤改良复合制剂采用工业废弃物制备，成本低廉，可以大规模使用；所述复合制剂用量小，对于土壤的二次破坏小，对于土壤的改良长期有效;土壤pH值及代换性钠离子含量明显降低，土壤团聚体的总重量增加，土壤容重降低。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
废催化裂化催化剂在700°C下煅烧Ih;煅烧后的催化剂粉碎至20目；加入废沸石质量10%的铝溶胶并搅拌加热至120°C晶化5h;在300°C下煅烧6h，得到所述改性废沸石
修复改良土壤结构的复合制剂，包括改性废沸石20份、腐植酸30份、过硫酸钙15份、石膏10份。
[0020]将所述修复改良土壤结构的复合制剂按照每亩地10kg的比例施加到盐碱地，并适当灌溉。经过30d后，土地的pH值从9.6下降到8.8，10d后下降到8.2，Iy后下降到7.5。
[0021]实施例2
改性废沸石的制备:废催化裂化催化剂在100tC下煅烧l_3h;煅烧后的催化剂粉碎至40目；加入废沸石质量15%的铝溶胶并搅拌加热至100°C晶化1h;在600°C下煅烧3h，得到所述改性废沸石，将所述改性废沸石在PH值为3的磷酸溶液中浸渍3d，过滤干燥，得到负载酸的改性废沸石。
[0022]修复改良土壤结构的复合制剂，包括负载酸的改性废沸石30份、腐植酸40份、过硫酸钙10份、石膏5份
将所述修复改良土壤结构的复合制剂按照每亩地150kg的比例施加到某地的盐碱地，并适当灌溉。经过30d后，土地的pH值从10.5下降到9.3，10d后下降到8.6，Iy后下降到7.8。
[0023]以上仅是本发明的实施范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡是采用本领域公知的等同替换或等同交换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种修复改良土壤结构的复合制剂，包括改性废沸石20-30份、腐植酸30-50份、过硫酸钙10-20份、石膏5-10份;所述改性废沸石是废催化裂化催化剂经过煅烧粉碎，加入铝溶胶再次煅烧后得到。2.如权利要求1所述的复合制剂，其特征在于所述改性废沸石的制备方法包括以下步骤:废催化裂化催化剂在700-1000°C下煅烧l_3h;煅烧后的催化剂粉碎至20-50目；加入适量的铝溶胶并搅拌加热至100-120 °C晶化5-10h;在300-600 °C下煅烧3-6h，得到所述改性废沸石。3.如权利要求2所述的复合制剂，其特征在于所述铝溶胶的加入量以Al2O3计，其加入量为废沸石质量的10_20%。4.如权利要求1所述的复合制剂，其特征在于所述改性废沸石还可以负载质子酸，包括将所述改性废沸石浸渍在PH值为2-3的质子酸溶液中l-3d，搅拌干燥，得到负载酸的改性废沸石;所述质子酸优选是磷酸或者磷酸二氢盐。5.如权利要求1所述的复合制剂，其特征在于优选所述复合制剂中还可以加入1-5份的吸水树脂。6.如权利要求1-5中任一项所述的复合制剂用于盐碱地土壤改良的方法，包括将所述复合制剂按照每亩50-200 kg的用量施用与盐碱地，并洒水即可。
【文档编号】C09K109/00GK106085459SQ201610732604
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月27日
【发明人】付瑞军, 付长征
【申请人】山东捷利尔肥业有限公司