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一种 土壤重金属吸附粉剂及其生产方法

阅读：169发布：2024-01-26

专利汇可以提供一种土壤重金属吸附粉剂及其生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且特别的，本发明涉及一种土壤重金属吸附粉剂。该土壤重金属吸附粉剂由鱼蛋白肽及海藻膏经络合反应形成，所述的鱼蛋白肽包埋在海藻膏的大分子中，且鱼蛋白肽带有负电荷；当海藻膏吸水膨胀成多孔隙结构后，重金属离子在负电荷的吸引下进入孔隙中形成水不溶的有机大分子并被海藻膏的大分子包埋；所述鱼蛋白肽与海藻膏的重量比为1:1.5‑4。生产方法采用酶解的鱼蛋白肽与海藻膏进行络合反应而成。该吸附粉剂进行土壤处理时，可使土壤中的无机砷和无机汞可降低50%以上，无机镉、无机铅和无机铬也分别降低3%‑5%，其吸附重金属的能力和使用成本比其他材料，如猪粪炭、凹凸棒土、生物秸秆炭等具有明显的优势。，下面是一种土壤重金属吸附粉剂及其生产方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种土壤重金属吸附粉剂，其特征在于：其由鱼蛋白肽及海藻膏经络合反应形成，所述的鱼蛋白肽包埋在海藻膏的大分子中，且鱼蛋白肽带有负电荷；当海藻膏吸水膨胀成多孔隙结构后，重金属离子在负电荷的吸引下进入孔隙中形成水不溶的有机大分子并被海藻膏的大分子包埋；所述鱼蛋白肽与海藻膏的重量比为1:1.5-4。
2.一种权利要求所述的土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：酶水解得到的PH值为5.5-6.0、氨基酸及其小肽带有负电荷基团的鱼蛋白液与PH值为6.8-7.2、浓度为50-
70%的海藻膏按照1:1.5-4的重量配比投放进反应釜中进行络合反应，其中反应釜中的PH值控制为7.5-8.0，得到络合物，络合物经低温真空干燥处理得到可以吸附重金属的粉剂。
3.如权利要求2所述的一种土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：所述在反应釜进行络合反应时向反应釜中添加浓度为5%-10%碳酸钠溶液，利用碳酸钠溶液调整反应釜中的PH值。
4.如权利要求2或3所述的一种土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：所述在反应釜中进行络合反应时，反应釜内的压力为1-1.2个大气压，反应温度为55°-75°，反应时间3-5小时，同时在反应过程中不间断地对反应釜中的物料进行搅拌，搅拌速度为600-800转/分钟。
5.如权利要求2所述的一种土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：所述在反应釜中进行络合反应时，在反应初始阶段，反应釜中设有放电电极，该放电电极对反应釜中物料进行高压放电，放电时间10-30分钟。
6.如权利要求2所述的一种土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：所述鱼蛋白液的酶水解采用在粉碎的鱼原料中添加复合酶进行酶解，酶解水温55-60℃、酶解时间4-8小时得酶解液，酶解液经离心去渣去脂和水不溶物，低温真空浓缩得到PH值为5.5-6.0、氨基酸及其小肽带有负电荷基团的鱼蛋白液。
7.如权利要求2所述的一种土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：所述海藻膏以海藻为原料，经过清水漂洗去盐，浓度为0.1%-0.3%的石灰水浸泡2-4小时，然后清水冲洗，粉碎至200-400目，经脱水处理而得。

说明书全文

一种土壤重金属吸附粉剂及其生产方法

技术领域

[0001] 特别的，本发明涉及一种土壤重金属吸附粉剂，并进而提供一种该吸附粉剂的生产方法。

背景技术

[0002] 重金属是对人体有害的元素，在自然界中多以化合态存在，过量重金属会造成土壤污染，通过农作物吸收传递给人造成慢性中毒。

[0003] 目前遭受重金属污染的土壤在治理方法主要有以下几种：一、工程治理方法如铲除其表土或在污染土地上加入污染新土；二、生物治理方法，例如蚯蚓或农作物吸收土壤；三、化学治理方法；四、生物农业治理方法。上述治理方法仅适用小面积改良，对于大面积污染土壤的改良，采用杉树修复方法投资大，周期长、人力和物力投入大，且有重复污染的风险，因此难以大面积推行。

[0004] 土壤原位钝化修复技术是近年来发展起来的一种适合于大面积的推广和利用的重金属污染治理方法。它是一种基于添加外源修复剂，与重金属发生系列反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，以降低其在土壤中有效性的技术。目前，常用的重金属钝化修复剂主要包括石灰类物质、黏土矿物、有机物料、生物炭等。

发明内容

[0005] 本发明的目的是利用丰富的海洋低值鱼与海藻资源提取一种带电荷的混合胶体材料，利用其所带氨基酸小肽中电荷对金属离子的吸附功能，将无机盐有效态的重金属离子通过离子吸附鳌合，然后包合在膨胀后多孔隙的胶体之中生成水不溶的有机大分子包合体，从而达到去除无机盐有效态重金属的效果。

[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：一种土壤重金属吸附粉剂，其特征在于：其由鱼蛋白肽及海藻膏经络合反应形成，所述的鱼蛋白肽包埋在海藻膏的大分子中，且鱼蛋白肽带有负电荷；当海藻膏吸水膨胀成多孔隙结构后，重金属离子在负电荷的吸引下进入孔隙中形成水不溶的有机大分子并被海藻膏的大分子包埋；所述鱼蛋白肽与海藻膏的重量比为1:1.5-4。

[0007] 一种土壤重金属吸附粉剂的生产方法，其特征在于：将酶水解得到的PH值为5.5-6.0、氨基酸及其小肽带有负电荷基团的鱼蛋白液与PH值为6.8-7.2、浓度为50-70%的海藻膏按照1:1.5-4的重量配比投放进反应釜中进行络合反应，其中反应釜中的PH值控制为
7.5-8.0，得到络合物，络合物经低温真空干燥处理得到可以吸附重金属的粉剂。

[0008] 进一步的，所述在反应釜进行络合反应时向反应釜中添加浓度为5%-10%碳酸钠溶液，利用碳酸钠溶液调整反应釜中的PH值。

[0009] 进一步的，所述在反应釜中进行络合反应时，反应釜内的压力为1-1.2个大气压，反应温度为55°-75°，反应时间3-5小时，同时在反应过程中不间断地对反应釜中的物料进行搅拌，搅拌速度为600-800转/分钟。

[0010] 进一步的，所述在反应釜中进行络合反应时，在反应初始阶段，反应釜中设有放电电极，该放电电极对反应釜中物料进行高压放电，放电时间10-30分钟。

[0011] 进一步的，所述鱼蛋白液的酶水解采用在粉碎的鱼原料中添加复合酶进行酶解，酶解水温55-60℃、酶解时间4-8小时得酶解液，酶解液经离心去渣去脂和水不溶物，低温真空浓缩得到PH值为5.5-6.0、氨基酸及其小肽带有负电荷基团的鱼蛋白液。

[0012] 进一步的，所述海藻膏以海藻为原料，经过清水漂洗去盐，浓度为0.1%-0.3%的石灰水浸泡2-4小时，然后清水冲洗，粉碎至200-400目，经脱水处理而得。

[0013] 本发明的有益效果为：利用鱼蛋白与海藻提取的胶体物，络合成成土壤重金属吸附粉剂，能与土壤中的无机盐有效态重金属交换生成螯合体，达到鳌固化土壤中重金属的的效果，与普通的土壤调理剂的区别是，该吸附粉剂遇水能形成带负电荷的、多孔系的胶体大分子，同时兼具吸附鳌合和包合作用，同时本身亦是高效有机肥料，为作物提供充足的有机质和氮、磷、钾等养分。经试验：用此材料处理5分钟后的土壤中的无机砷和无机汞可降低50%以上，无机镉、无机铅和无机铬也分别降低3%-5%，其吸附重金属的能力和使用成本比其他材料，如猪粪炭、凹凸棒土、生物秸秆炭等具有明显的优势。

具体实施方式

[0014] 下面结合实施例对本发明提供的土壤重金属吸附粉剂及其生产方法做详细描述。

[0015] 该土壤重金属吸附粉剂的具体生产方法如下：1. 原料的选用。其特征为：所选用的原料为海洋低值鱼或者海捕水产加工下脚料，所占比例20-40%；裙带、海带、马尾藻等海藻及其加工下脚料所占比例为60-80%。

[0016] 2. 生产加工过程。其特征为：2.1. 鱼蛋白小肽的制备。以海洋低值鱼为原料，经过清洗、粉碎、经复合酶（木瓜蛋白酶：动物蛋白酶 = 1:1）酶水解，复合酶可选用木瓜蛋白酶：动物蛋白酶按照 1:1的比例组成，酶解条件：温度55-60°、水解时间4-8小时，得到鱼蛋白小肽，经离心分离渣及脂肪和水不溶物，然后经过低温真空浓缩（温度60-80°，真空度4000Pa），得到浓度为50%-60%的鱼蛋白浓缩液，水解后该鱼蛋白液的pH值在5.5-6.0之间，使得氨基酸及其小肽带有负电荷基团，这样就具有阳离子吸附功能。

[0017] 2.2. 海藻大分子胶质材料的制备。以裙带、海带、马尾藻等海藻及其加工的下脚料为原料，经过清水漂洗去盐、0.1%-0.3%的石灰水浸泡2-4小时以去除海藻中的硬皮物质、然后清水冲洗、粉碎至200-400目、经脱水处理，得到50-70%浓度的海藻胶膏状物质，控制该海藻胶的pH为6.8-7.2的中性状态。

[0018] 2.3. 重金属吸附粉剂的复合及生产过程。经过两个料液浓度的计算，将浓缩后的鱼蛋白液和海藻膏按照1:1.5-4（产品中干物质的比例）分别投入到同一个反应釜中进行氨基酸小肽和海藻大分子的络合反应，即将小分子肽包埋并挂到海藻胶大分子中，形成稳定的络合物。其中，反应釜的压力控制在1-1.2个大气压的正压，以形成挤压效应，将鱼蛋白小分子肽挤压到高分子海藻胶的孔隙之中，使之尽快发生络合反应，从而使得鱼蛋白小分子肽“挂”在海藻胶体上。反应釜采用夹套加热维持络合反应温度为55°-75°，反应时间为3-5小时，保持连续搅拌，搅拌速度为600-800转/分钟。

[0019] 2.4将反应完成后的鱼蛋白和海藻胶络合物经低温真空干燥处理，工艺参数为物料温度65°、真空度4000Pa，得到可以吸附重金属的粉状产品。

[0020] 其中，在反应釜中进行络合反应时，可向反应釜中投入一定数量的浓度为5%-10%碳酸钠溶液，将混合料液的pH值调制到7.5-8.0，使得络合反应在弱碱状态下进行，调节pH值的目的为用碳酸钠中的钠离子置换海藻胶中的阳离子，以保护鱼蛋白小肽中的负电荷基团不受到破坏。

[0021] 由于该吸附粉剂主要利用电荷的吸附功能对土壤中的重金属离子进行吸附，为增加鱼蛋白小肽中的负电荷载量，在进行络合反应初始阶段，可以在反应釜中设置高压放电装置，利用高压放电装置的放电电极对反应釜中的物料进行放电，从而使鱼蛋白肽及海藻膏充满负电荷，放电时间控制为10-30分钟。当进行络合反应时，带有负电荷的鱼蛋白肽包合在海藻膏的胶体内部，而海藻膏表面的负电荷在络合反应及后续的处理步骤中被部分中和掉。当使用该粉剂时，海藻膏遇水膨胀形成多孔隙的胶体大分子后，利用蛋白肽所带的负电荷对金属离子进行吸附，将金属离子拉进胶体大分子内部。采用高压主动放电的方式能够显著增加该吸附粉剂对金属离子的吸附效果，但在反应釜中增加放电装置时，应注意反应釜的绝缘性，一般需要采用具有陶瓷内衬的反应釜进行。

[0022] 通过上述方法得到的重金属吸附粉剂由氨基酸及其小肽带有负电荷基团的鱼蛋白肽及海藻胶大分子组成，重量配比为1:1.5-4。鱼蛋白肽包埋在海藻膏的大分子中，且鱼蛋白肽带有负电荷；当海藻膏吸水膨胀成多孔隙结构后，重金属离子在负电荷的吸引下进入孔隙中形成水不溶的有机大分子并被海藻膏的大分子包埋。

[0023] 该吸附粉剂的使用方法为：将该重金属吸附粉剂兑水比例1:1000，充分浸泡10-15小时，使得海藻胶体吸水膨胀成多孔隙结构，同时释放出所挂的带电荷的鱼蛋白小肽端，在正负电荷离子吸附原理作用下吸附无机盐有效态形态下的重金属离子，形成氨基酸鳌合盐类物质，该类氨基酸鳌合物进入到海藻胶体的孔隙中被包合成水不溶的有机大分子，从而降低土壤中无机盐有效态的重金属含量，减少重金属的转移和被作物吸收的比例，达到降低土壤中重金属的目的。

[0024] 该吸附粉剂的产品应用测试结果如下。

[0025] 在河南禹州土壤的试验中，供试土壤经该土壤重金属吸附粉剂处理5分钟（将吸附粉剂按照使用方法配置），然后均匀拌到土壤中，检测结果见下表（山东省产品质量检测中心检测结果）：说明：1#、河南禹州土壤（原样）；2#、河南禹州土壤（经重金属吸附粉剂吸附5分钟后）测试表明利用该吸附粉剂对土壤进行处理，可使土壤中的无机砷和无机汞可降低50%以上，无机镉、无机铅和无机铬也分别降低3%-5%，其吸附重金属的能力和使用成本比其他材料，如猪粪炭、凹凸棒土、生物秸秆炭等具有明显的优势。

[0026] 最后要说明的是：虽然在本实施例中只提供了参数范围，并未限定具体的参数，如具体的重量比、酶解及络合反应的具体参数，但本领域技术人员在该实施例提供的方法步骤的启示下通过试验完全能够确定具体的参数从而实现本发明所要求达到的效果。本申请的发明主旨在于提供一种构成土壤重金属吸附粉剂的原料组成及吸附的原理，并针对所构成的原料提供一种生产方法。以上实施例仅用以说明而非限制本发明的工艺技术方案，但作为本领域的技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神范围的任何修改或局部变化，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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