利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备土壤疏松剂的方法
技术领域
本发明涉及一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备土壤疏松剂的方法，属于肥料领域。
背景技术
气候变化是本世纪人类面临的最重大的生存与发展问题之一，为避免气候系统造成不可逆的不利影响，必须采取有效的措施减少和控制温室气体的产生和排放。
中国是全球二氧化碳排放最大的国家，占世界排放总量的27％左右。2017年数据显示：全球总排放二氧化碳361亿吨；中国全年总排放二氧化碳98.39亿吨，占27.2％；美国全年总排放二氧化碳52.67亿吨，14.6％；印度全年总排放二氧化碳24.67亿吨，6.8％。
煤炭是中国二氧化碳排放的主要原因，贡献率达73％。2018年数据：中国总排放二氧化碳100亿吨，煤炭贡献73亿吨，石油贡献15亿吨，水泥贡献7亿吨，天然气贡献5亿吨。
土壤盐碱化是一个世界性的难题，全世界盐碱土面积约近10亿公顷，我国有9913万公顷，约合14.7亿亩。此外，我国还有18000多公里绵长的大陆海岸线，渤海、黄海和东海滨海平原等海岸，分布有大面积的以氯化物为主的滨海盐碱土。盐碱土作为一种资源，在我国有80％左右尚未得到利用，大面积盐渍荒地的开发和灌区土壤盐碱化的防治，将是解决21世纪我国16亿人口粮食问题的重要途径。尤其是在我国干旱、半干旱地区的利用问题，对农业生产发展，国土治理，生态环境保护等具有极其重要的意义。
对温室气体的控制是未来中国发展重点研发方向，新型CCUS(碳捕集、利用与封存)技术能够有效解决该问题，利用海水中高浓度钙、镁离子，捕集烟气中二氧化碳，获取碳酸钙、碳酸镁等，其中回收碳酸钙、碳酸镁作为回收资源的重要成分，将回收碳酸钙、碳酸镁应用于制备针对土壤盐碱化的土壤疏松剂，富含钙、镁以及有机质的土壤疏松剂，可以改善土壤结构，增加土壤通气性，补充有机质，增加土壤活力，对土壤盐碱化有积极作用，最终实现二氧化碳捕集和资源化利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供了一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备土壤疏松剂的方法，本发明将纳滤海水捕集二氧化碳产物的碳酸钙、碳酸镁作为回收资源的重要成分，实现二氧化碳捕集和资源化利用，制得富含钙、镁以及有机质的土壤疏松剂，可以改善土壤结构，增加土壤通气性，补充有机质，增加土壤活力，对土壤盐碱化有积极作用；同时，本发明制备的土壤疏松剂为液体，保质期长，适合智能灌溉，方便施用。本发明的土壤疏松剂能彻底地改良土壤，使之能用于智慧农业生产或城市绿化智能管理。
利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备土壤疏松剂的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一，回收产物纳米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为1～10mm；接着，利用雷磨机进行研磨，尺寸为0.02～0.1mm；最后，将0.02～0.1mm尺寸的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，尺寸为50～100nm，湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物；
步骤二，土壤疏松剂的制备：将步骤一制得的纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、聚丙烯酰胺PAM、萘磺酸盐、有机质以及水各组分按质量百分比均匀搅拌混合，搅拌时间为5-10h，转速1000-2000r/min，制得土壤疏松剂；其中：纳米级的碳酸镁与碳酸钙混合物10.5～18.5份，PAM 0.05～0.5份，萘磺酸盐0.1～0.5份，有机质5.5-10.5份，水70-83.85份，总量为100份。
所述的聚丙烯酰胺(PAM)分子量为800万—1100万。
所述的有机质来源于厨余垃圾和/或农业秸秆。
步骤一中湿磨方式研磨中，球料比为：20～26:1，球子材料为氧化铝和/或氧化锆，球磨时间为：4～5h，球磨温度＜60℃。
纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙具体按以下方法得到：步骤A，将含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水进行沉降处理，具体步骤为：加入碳酸钠或碳酸钾调节废水的pH值至7-9，以处理的产物废水为基准，持续加入质量分数0.05％-2％碱式聚合氯化铝、浓度0.5ppm-100ppm阴离子聚丙烯酰胺(APAM)、质量分数0.05％-0.1％亚甲基双萘磺酸钠(NNO)，直至含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水中形成大片的絮状的碳酸钙和碳酸镁，将产物废水温度降低到5-10℃，加速碳酸钙和碳酸镁的沉降，将沉降的碳酸钙和碳酸镁的废水通过管道排入浓缩池，用压滤机将碳酸钙和碳酸镁压干，得到块状的碳酸钙和碳酸镁；步骤B，切块：将步骤A得到块状的碳酸钙和碳酸镁进行机械切块，然后采用粉碎机将块状的碳酸钙和碳酸镁破成小块状的碳酸镁和碳酸钙；步骤C，烘干：将步骤C得到的小块状的碳酸镁和碳酸钙通过物料传输系统输送至热红外干燥加热腔内进行热红外干燥烘干，得到纳滤海水捕集二氧化碳产物碳酸钙和碳酸镁。
所述步骤A中阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的分子量为1000-1800万。
所述步骤C中小块状的碳酸镁和碳酸钙在热红外干燥加热腔内停留时间为0.1h-0.5h，烘干得到的碳酸镁和碳酸钙含水率为0.5％-5％。
由于采用了以上技术方案，本发明的方法具有以下优点：
1、本发明的制得富含钙、镁以及有机质的土壤疏松剂，可以改善土壤结构，增加土壤通气性，补充有机质，增加土壤活力；同时本发明制备的土壤疏松剂为液体，保质期长，方便施用。在不更换土壤的前提下，能彻底地改良盐碱土，使之能用于智慧农业生产或城市绿化智能管理；
2、本发明的制备土壤疏松剂，纳米级的碳酸钙和碳酸镁因其尺寸效应以及协同作用，同时因有机质的引入可以有效活化土壤，形成的钙和镁等阳离子可以与土壤胶体易于形成键桥，促进团粒结构快速形成，使土壤保水、保肥、透气性以及缓冲能力得到改善、修复；
3、本发明制备的土壤疏松剂，通过液体喷施或滴灌的方式，将纳米级的碳酸钙和碳酸镁能直接土壤中的水分后，因其尺寸小，作物更容易吸收，可有效地预防缺少钙、镁等元素引起的黄化、苦痘病现象。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。本发明各实施例的原料均为直接购买得到。
本发明各实施例的所用的纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙具体按以下方法得到：步骤A，将含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水进行沉降处理，具体步骤为：加入碳酸钠或碳酸钾调节废水的pH值至8.5，以处理的产物废水为基准，持续加入质量分数1％碱式聚合氯化铝、浓度0.5ppm阴离子聚丙烯酰胺(APAM)、质量分数0.05％亚甲基双萘磺酸钠(NNO)，阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的分子量为1000万，直至含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水中形成大片的絮状的碳酸钙和碳酸镁，将产物废水温度降低到6.5℃，加速碳酸钙和碳酸镁的沉降，将沉降的碳酸钙和碳酸镁的废水通过管道排入浓缩池，用压滤机将碳酸钙和碳酸镁压干，得到块状的碳酸钙和碳酸镁；步骤B，切块：将步骤A得到块状的碳酸钙和碳酸镁进行机械切块，然后采用粉碎机将块状的碳酸钙和碳酸镁破成小块状的碳酸镁和碳酸钙；步骤C，烘干：将步骤C得到的小块状的碳酸镁和碳酸钙通过物料传输系统输送至热红外干燥加热腔内进行热红外干燥烘干，停留时间20min。经检测，其水分为0.42％，得到纳滤海水捕集二氧化碳产物碳酸钙和碳酸镁。
实施例1
首先，回收产物纳米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为1.2mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸为0.03mm；最后，将0.03mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，纳米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸为55nm，球料比26:1，球子材料氧化铝，球磨时间5h，球磨温度55℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
然后，土壤疏松剂的制备：将上述制得的10.5份纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、0.05份PAM、0.1份萘磺酸钠盐、5.5份有机质和83.85份水按照质量百分比均匀搅拌混合，聚丙烯酰胺(PAM)分子量为800万，有机质来源于厨余垃圾，高速搅拌8h，转速1000r/min，制得高活性的土壤疏松剂。经观察检测，放置18个月，不会出现分层沉淀。
实施例2
首先，回收产物纳米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为1.2mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸为0.03mm；最后，将0.03mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，纳米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸为55nm，球料比26:1，球子材料氧化铝，球磨时间5h，球磨温度55℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
然后，土壤疏松剂的制备：将上述制得的13.9份纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、0.5份PAM、0.5份萘磺酸钠盐、10.5份有机质和74.6份水按照质量百分比均匀搅拌混合，聚丙烯酰胺(PAM)分子量为1100万，有机质来源于农业秸秆，高速搅拌10h，转速1350r/min，制得高活性的土壤疏松剂。经观察检测，放置13个月，不会出现分层沉淀。
实施例3
首先，回收产物纳米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为1.2mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸为0.02mm；最后，将0.02mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，纳米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸为50nm，球料比20:1，球子材料氧化锆，球磨时间4h，球磨温度55℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
然后，土壤疏松剂的制备：将上述制得的18.5份纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、0.5份PAM、0.5份萘磺酸钠盐、10.5份有机质和70份水按照质量百分比均匀搅拌混合，聚丙烯酰胺(PAM)分子量为1000万，有机质来源于厨余垃圾和农业秸秆按1:1比例混合均匀，高速搅拌10h，转速1350r/min，制得高活性的土壤疏松剂。经观察检测，放置13个月，不会出现分层沉淀。
实施例4
首先，回收产物纳米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为10mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸为0.1mm；最后，将0.1mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，纳米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸为100nm，球料比22:1，球子材料氧化铝，球磨时间5h，球磨温度45℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
然后，土壤疏松剂的制备：将上述制得的10.5份纳米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、0.2份PAM、0.4份萘磺酸钠盐、8.5份有机质和80.4份水按照质量百分比均匀搅拌混合，聚丙烯酰胺(PAM)分子量为900万，有机质来源于厨余垃圾和农业秸秆按1:1比例混合均匀，高速搅拌5h，转速2000r/min，制得高活性的土壤疏松剂。经观察检测，放置15个月，不会出现分层沉淀。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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