一種環境修復用礦物質濃縮液的提取方法及其應用的製作方法

2023-05-30 17:34:16 3

專利名稱：一種環境修復用礦物質濃縮液的提取方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環境修復用礦物質濃縮液的提取方法及其應用，屬於環境礦物材料製造技術領域。
背景技術：
20世紀80年代在研究水巖作用及表面礦物學與地球環境問題時誕生了環境地球化學，而環境礦物學則是20世紀90年代才出現的新學科。目前國際環境礦物學學術交流活動日益頻繁，環境礦物學成為國際礦物學界中一個十分突出的重要議題。環境礦物材料是指由礦物及其改性產物組成的與生態環境具有良好協調性或直接具有防治汙染和修復環境功能的一類礦物材料。天然礦物對汙染物的淨化功能主要體現在環境礦物材料基本性能方面。類似於有機界生物處理方法，利用無機界天然礦物治理汙染與修復環境的方法建立在充分利用自然規律的基礎之上，體現了天然自淨化作用的特色。天然自淨化是大自然賦予人類與地球長久相互依存的一種潛在本能，只是在一定條件下這種自淨化功能方可得到有效發揮和利用。實際上人們對自然界中存在的天然自淨化作用早就有所認識，並已在汙染治理與環境修複方面發揮著日益重要的作用。但過去在認識、開發和利用天然自淨化作用過程中，主要強調的是有機界生物，如微生物、細菌與水生植物等對各類汙染物的淨化功能，而對自然界中分布廣泛的無機界天然礦物的淨化功能尚未得到足夠的重視。然而有機界生物與無機界礦物是構成整個自然界的共同物質組成，也就是說人們僅僅利用了大自然所賦予的自淨化作用的一半功能。充分發揮有機界與無機界所共同擁有的自然界天然自淨化作用，正是在汙染治理與環境修復領域開發綠色環保技術的體現，更是完整地利用天然自淨化功能的反映。在我們所見環境汙染的實例中，大多數是有機物的汙染或由有機物活動所造成的汙染。在我們的汙染環境裡基本都可以看見有機物活動蹤跡，同時環境的淨化和修復也是有機物的活動過程。從多方面激活汙染環境有機物的活動，以實現環境的自我修復是環境礦物主要作用。天然礦物具有豐富的資源特質，為環境礦物材料的製造提供了多樣的可能性。利用天然淨化系統的自身作用，實現環境淨化是我國所倡導的生態友好環境觀念的體現。

發明內容
本發明要解決的問題是，通過從礦物中提取礦物質濃縮液催化自然界中存在的天然淨化系統的有機界生物，如微生物、細菌、植物等環境淨化的物質，對被汙染的生態環境進行修復，以解決目前環境礦物方法修復環境面狹窄，作用對象單一的難題。本發明的目的在於提供一種礦物質濃縮液的提取方法，從天然巖石中提取對有機界具有普遍作用效果的礦物質濃縮液，實現多種被汙染的環境的修復。本發明的另一目的在於提供所提取的礦物質濃縮液在環境修復中的應用。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案
一種礦物質濃縮液的提取方法，該提取方法包括以下步驟1)把安山巖粉碎乾燥後進行篩分，將5. 5-7重量份的篩分後的安山巖粉末倒入 7 14重量份的濃度為10 20wt%的稀硫酸中，攪勻後靜置Mh ；2)向步驟1)得到的混合物中添加3. 5 5重量份的檸檬酸，攪勻後靜置Mh ；3)將步驟2、得到的混合物過濾，所得濾液即為礦物質濃縮液；4)向上述礦物質濃縮液中補充蒸餾水，混合均勻後倒入耐酸容器中避光保存，其中礦物質濃縮液與蒸餾水的重量和為100重量份。所述礦物質濃縮液中鐵的含量為7000 17000ppm。本發明得到的礦物質濃縮液中的鐵具有可變電荷特性，通過改變該礦物質濃縮液的PH，可以形成非晶態的水合鐵氧化物。當溶液的PH在3以下時，其中的鐵為!^3+的形式；PH在3 4時，其中的鐵為!^3+和佝(OH) 2+的形式；PH在4 5為時，其中的鐵為佝3+、 Fe (OH)2+和Fe (OH) 2+的形式；PH在5以上時，其中的鐵為Fe (OH)2+、Fe (OH) 2+和Fe (OH) 3的形式。因此，當該礦物質濃縮液與具有不同PH的對象物接觸時，其中鐵離子的存在形式也發生相應的變化。本發明採用安山巖為原料，優選採用玄武安山巖為原料，該原料中含有可防止鐵離子結晶化的矽(Si)等元素，可以使所形成的水合鐵氧化物較長時間保持非晶體狀態。另外，本發明選擇硫酸和檸檬酸為溶劑，其中的檸檬酸能與水合鐵氧化物中的鐵螯合，更能使水合鐵氧化物能以非晶態的形式存在於硫酸與檸檬酸的混合溶液中。當本發明得到的礦物質濃縮液與具有不同PH的物質接觸時，可以形成一系列表面含有具有可變電荷特性的-OH鍵的非晶態水合氧化鐵，比表面積可達到180 200m2/g， 高分子直徑可達到3 5nm。可變電荷特性使得非晶態水合氧化鐵具有較強的受電、供電能力和配位結合能力，進而具有很強的催化能力，在修復環境方面具有廣泛的應用前景。礦物質濃縮液中的非晶態水合氧化鐵可吸附帶正電荷的重金屬，進行螯合、固定，並使之失去活性，因此可以用於堆肥和製作腐殖質，對被重金屬汙染的土壤進行淨化、修復。另外，礦物質濃縮液中的非晶態水合氧化鐵具備與帶有負電荷的有機化合物的官能團螯合的性質，並能催化有機化合物的分解，可通過對有機化合物的吸附分解，以及非活性化處理，與腐殖質形成水合氧化鐵腐殖質複合體來高效地淨化被有機化合物汙染的土壤。礦物質濃縮液形成水合氧化鐵腐殖質複合體對被汙染土壤的淨化、修復效果，通過土壤的陽離子交換量(CEC)來評價，淨化、修復後的土壤的陽離子交換容量在30meq以上，在50meq以上更好。本發明得到的礦物質濃縮液還可以用於汙水淨化，其可變電荷特性使其可與汙水中的有機化合物形成鐵離子有機複合體，使一些毒性有機成分失去活性並沉澱下來。礦物質濃縮液可以在廣泛的PH條件下生成非晶態水合氧化鐵。其表面可以吸收和螯合多種有毒重金屬，如鎘、銅、鉛、鎳等，使上述有毒重金屬失去活性，達到淨化汙水的效果。在實際應用時，根據汙水的程度，礦物質濃縮液的加入量為汙水重量的0. 1 0. 001%。本發明採用安山巖為原料，安山巖中含有豐富的礦物質，通過本發明的方法得到的礦物質濃縮液中也含有豐富的礦物質離子成分，其中的鐵、鈣、鈉、鎂、錳、鈦、磷、鉀等離子作為金屬輔酶，可促進微生物和酶的活性。特別是礦物質濃縮液中的鐵離子，轉變為細胞色素輔酶，控制腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的電子傳遞，促進植物生長。所以本發明得到的礦物質濃縮液還可以用於農業和園林，應用時，將礦物質濃縮液按1/3000比例用水稀釋，按照2L/m2的施用量噴灑在植物葉面或土壤澆水。本發明得到的礦物質濃縮液還可以用於消除不良氣味及殺滅有害細菌，應用時， 將礦物質濃縮液按1/1000 1/5000比例用水稀釋，噴灑在目標物之上。本發明得到的礦物質濃縮液氧化能力強，可消除惡臭，抑制病原菌、腐敗菌、病毒、 細菌的繁殖，並且不殺滅有效菌，不會因為酸而導致生物體的細胞變異，與生物體具有較好的親和性。本發明的優點在於本發明的礦物質濃縮液的提取方法，利用從安山巖天然礦物中提取的礦物質濃縮液，該礦物質濃縮液在不同的條件下可以催化自然界中存在的天然淨化系統的有機界生物，如微生物、細菌、植物等環境淨化的物質，對多種被汙染的生態環境進行修復，解決了目前環境礦物方法修復環境面狹窄，作用對象單一的難題。本發明的礦物質濃縮液的提取方法，原料來源豐富，操作簡單，穩定可靠，應用廣泛。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1環境礦物質濃縮液的製備1)將安山巖粉碎乾燥後進行篩分，將5. 5重量份的篩分後的安山巖粉末倒入7重量份的濃度為20%的稀硫酸中，攪勻後靜置M小時。2)將步驟1)得到的混合物中添加3. 5重量份的檸檬酸，攪勻後靜置M小時。3)將步驟2、得到的混合物過濾後所得到的15重量份液體，即為礦物質濃縮液。 向所述礦物質濃縮液補充85重量份的蒸餾水，混合均勻後放入耐酸容器中避光保存。實施例2環境礦物質濃縮液用於製作超級腐殖質抑制土壤中重金屬的溶出量(1)把牛糞、稻草按重量比為1 1的比例混合，向其中加入酵母和實例1製取的礦物質濃縮液，每1立方米的混合料加入200g酵母和30ml礦物質濃縮液，該礦物質濃縮液需經水稀釋後加入混合料中，將混合料的含水量調整到60-65%，進行充分的攪拌混合。(2)把噴灑礦物質液的至少10立方米的混合料，堆成高1. 5m寬2. 5m的堆，進行好氧發酵分解。經過三次發酵，約三個月時間。第一次發酵一個月時間，堆成後第3天溫度會超過70°C，因此第5天需第1次翻堆，以後溫度可達70-80°C，然後每7天左右翻一次堆。 在這個過程中，由氨的氣味轉變為胺的氣味，PH值超過8接近9，第4次翻堆結束後，溫度自然下降。一次發酵後放置一個月完成二次發酵，在二次發酵4次翻堆過程中，再噴灑兩次礦物質稀釋液，進行水分調節。然後進入三次發酵(縮聚、高分子化)，時間為一個月，結束翻堆時，再噴灑一次礦物質稀釋液，製作腐殖質和水合氧化鐵的複合體-超級腐殖質。C3)將超級腐殖質與土壤標準物質混合分別以重量比為2 5和4 5混合得到兩個試驗樣品，將土壤標準物質及兩個試驗樣品分別與水按重量體積比10%的比例混合，使用振動設備連續振動6小時後靜置30分鐘，然後以每分鐘約3000轉的速度離心分離20分鐘後，取上面澄清液體，用孔徑為0. 45 μ m的濾膜過濾，得到檢測液。用原子吸光法測定檢測液中砷及鎘的含量。結果如表1所示，當超級腐殖質與土壤標準物質以重量比為2 5混合時，土壤中砷的溶出量由16. 5yg降至8. 61 μ g，減少了 47.8% ；當超級腐殖質與土壤標準物質的重量比增至4 5時，土壤中砷的溶出量由16. 5yg降至4. 86yg，減少了 70. 5%; 當超級腐殖質與土壤標準物質以重量比為2 5混合時，土壤中鎘的溶出量由21 μ g降至 2. 94yg，減少了 86% ；當超級腐殖質與土壤標準物質的重量比增至4 5時，土壤中鎘的溶出量由21 μ g降至0. 81 μ g，減少了 96. 1%。可以看出隨著超級腐殖質添加量的增加，對土壤中重金屬砷和鎘溶出的抑制作用明顯增強。如果進一步增加腐殖質的添加量，有望完全抑制土壤中重金屬砷和鎘的溶出。表 權利要求
1.一種礦物質濃縮液的提取方法，其特徵在於，該提取方法包括以下步驟1)將安山巖粉碎後乾燥進行篩分，將5.5 7重量份的篩分後的安山巖粉末倒入7 14重量份的濃度為10 20wt%的稀硫酸中，攪勻後靜置Mh ；2)向步驟1)得到的混合物中添加3.5 5重量份的檸檬酸，攪勻後靜置Mh ；3)將步驟幻得到的混合物過濾，所得濾液即為礦物質濃縮液；4)向上述礦物質濃縮液中補充蒸餾水，混合均勻後倒入耐酸容器中避光保存，其中礦物質濃縮液與蒸餾水的重量和為100重量份。
2.根據權利要求1所述礦物質濃縮液的提取方法，其特徵在於，所述安山巖為玄武安山巖。
3.根據權利要求1所述礦物質濃縮液的提取方法，其特徵在於，所述步驟C3)中得到的礦物質濃縮液中鐵的含量為7000 17000ppm。
4.一種權利要求1的方法提取的礦物質濃縮液的應用，其特徵在於，用於堆肥和製作腐殖質，與腐殖質形成水合氧化鐵腐殖質複合體，對汙染的土壤進行淨化、修復。
5.一種權利要求1的方法提取的礦物質濃縮液的應用，其特徵在於，用於汙水淨化，該礦物質濃縮液的加入量為汙水重量的0. 1 0. 001%。
6.一種權利要求1的方法提取的礦物質濃縮液的應用，其特徵在於，用於農業和園林， 用水將該礦物質濃縮液按1/3000比例稀釋後，以2L/m2的施用量噴灑在植物葉面或進行土壤澆水。
7.—種權利要求1的方法提取的礦物質濃縮液的應用，其特徵在於，用於消除不良氣味或殺滅有害細菌，用水將該礦物質濃縮液按1/1000比例稀釋，噴灑在目標物上。
全文摘要
一種礦物質濃縮液的提取方法及其應用，該提取方法包括以下步驟1)將安山巖粉碎後乾燥進行篩分，將5.5～7重量份的篩分後的安山巖粉末倒入7～14重量份的濃度為10～20wt％的稀硫酸中，攪勻後靜置24h；2)向步驟1)得到的混合物中添加3.5～5重量份的檸檬酸，攪勻後靜置24h；3)將步驟2)得到的混合物過濾，所得濾液即為礦物質濃縮液。4)向上述礦物質濃縮液中補充蒸餾水，混合均勻後倒入耐酸容器中避光保存。通過本發明的方法得到的礦物質濃縮液可用於堆肥和製作腐殖質、汙水淨化、農業和園林、消除不良氣味及殺滅有害細菌等，對於多種被汙染的環境進行有效修復，實現了環境礦物的淨化功能，穩定可靠。
文檔編號C02F1/00GK102550603SQ201010611989
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者姚仲永, 王永川, 齊藤尚秀 申請人:北京市松浦經貿發展公司