СОСТАВ ДЛЯ МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ "СОРБЭКС" Российский патент 1995 года по МПК C09K17/00 

Изобретение относится к области мелиорации почв, может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, пестицидами и т. п.

Известны составы для мелиорации и рекультивации земель, в которых для восстановления плодородия нарушенных почв применяют фосфогипс с добавлением известковой муки или сланцевой золы в определенном соотношении или торф с добавлением диктионемового сланца и фосфоритной руды.

Однако все эти составы способствуют повышению плодородия почв и не могут в достаточной степени обеспечить извлечение из почв токсичных веществ.

Наиболее близким техническим решением является сорбент-мелиорант, используемый для химмелиорации почв, который содержит торф, капролактам с добавлением минеральных компонентов.

Недостатком известного состава является то, что капролактам, выступающий в качестве адсорбента, обладает очень узкой избирательной способностью: он устраняет только нитрофенольный токсикоз. Кроме того, в кислых почвах капролактам может набухать, а это приводит к ухудшению водно-физических свойств почв.

Для устранения этих недостатков, а также для повышения избирательной способности сорбента при проведении широкой детоксикации сельхозугодий в сочетании с удобрительным и оструктуривающим эффектами предложен сорбент-мелиорант на органической основе с добавлением минеральных компонентов, при этом в качестве органической основы применяют сапропель, а в качестве минеральных компонентов цеолит и глинозем при следующем соотношении компонентов, мас. Сапропель 60-70 Цеолит 23-27 Глинозем 8-11
Причем, для тяжелых почв предлагаемый состав содержит цеолит, обработанный кремнийорганической жидкостью.

Сущность предложенного решения заключается в следующем.

Предлагаемый состав для мелиорации почв "СОРБЭКС" удачно сочетает свойства сапропеля как удобрения (содержание органики в сапропеле составляет 28-30% ) с минеральными добавками цеолитом и глиноземом. Последний, выступая в качестве коагулянта, извлекает элементы из цеолита и сапропеля, в результате чего в цеолите и сапропеле освобождаются дополнительные поры, увеличивается сорбционная емкость последнего. В общем виде этот процесс можно представить следующим образом:
Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄
глинозем
CaCO₃˙MgCO₃ + 2H₂SO₄CaSO₄ + MgSO₄ + 2CO + 2H₂O
составляющие цеолита и сапропеля
В случае тяжелых почв, где перевод подвижных форм тяжелых металлов в неподвижные осуществляется исключительно сорбцией, производят обработку цеолита кремнийорганической жидкостью. При этом цеолит покрывается пленкой, обладающей мембранным эффектом. Эта пленка, пропуская из почвы тяжелые металлы, изолирует их, делая недоступными для растений.

В случае почв с легким механическим составом, в которых перевод подвижных форм тяжелых металлов в неподвижные осуществляется, в основном, за счет ионного обмена, обработка цеолита кремнийорганической жидкостью не дает столь существенного положительного результата.

П р и м е р 1. Сапропель высушивали любым из известных способов до влажности 10-15% Все компоненты смеси дробили до получения частиц размером не более 1 мм и затем смешивали в заданной пропорции.

П р и м е р 2. Сапропель высушивали до 10-15% влажности. Все компоненты смеси дробили до размера частиц не более 1 мм. Затем цеолит обрабатывали кремнийорганической жидкостью, например ПЭС-5, из расчета 1-4 г на 100 г цеолита. После чего смешивали с сапропелем и глиноземом в заданной пропорции.

Подготовленные таким образом смеси вносили в почву. Одновременно проводили контрольные опыты почва без мелиоранта, почва + отдельные его составляющие, поч-ва + известный сорбент. Исследования проводили по известным в почвоведении и физике почв методикам.

В табл.1 приведены результаты опытов по определению оптимального состава сорбента.

Данные таблицы показывают, что почвы, в которые добавляли смесь с высоким содержанием глинозема, имели низкий рН (4,5). Такая среда угнетает почвообразовательные процессы (при норме рН 5,6-7,5). Смеси же с низким содержанием глинозема имеют невысокую емкость поглощения. Наиболее оптимальный состав смеси III.

В табл. 2 приведены данные, подтверждающие положение о том, что емкость "СОРБЭКС"а действительно увеличивается за счет эффекта взаимодействия составляющих этого мелиоранта. Здесь даны величины емкостей поглощения каждого отдельного компонента, а затем их смеси.

Данные емкости поглощения и рН (табл.2) приведены для оптимального состава смеси. Они показывают, что емкость поглощения смеси увеличивается на 20-25% по сравнению с суммой емкостей поглощения составляющих компонентов.

В табл.3 приведены данные об изменении водопроницаемости почв тяжелого и легкого механического состава при внесении в них "СОРБЭКС" а, обработанного и не обработанного кремнийорганической жидкостью.

Как показывают данные этой таблицы, в случае почв легкого механического состава обработка предлагаемого сорбента кремнийорганической жидкостью не приводит к существенным изменениям.

В следующей табл.4 приведены результаты опытов, подтверждающие эффективность действия предлагаемого сорбента по отношению к тяжелым металлам: в результате внесения СОРБЭКСа в почву тяжелого механического состава произошло снижение подвижных форм цинка на 31% и меди на 100% Показано, что обработка сорбента кремнийорганической жидкостью позволит закрепить наиболее подвижный элемент медь, в то время как отсутствие этой обработки приводит к обратному эффекту переходу неподвижных форм меди в подвижные.

В следующей табл.5 приведены данные анализа по элементам, входящим в состав СОРБЭКСа. Эти данные показывают, что в почву вносится экологически чистая смесь, которая обогащает ее питательными элементами (MnO, K₂O).

И, наконец, в последней таблице 6 приведены данные экспериментов, подтверждающие преимущества СОРБЭКСа, по основным показателям перед известным.

Таким образом, предлагаемый сорбент, обладая высокой сорбционной способностью (Е_n 256 мг/экв 100 г), уменьшает содержание в почве подвижных форм тяжелых металлов, в частности, меди и цинка, соответственно на 100 и 31% создает в почве оптимальный рН 7,54; осуществляет структурирование почвы (коэффициент фильтрации увеличивается в 1,5 раза); обогащает почву органикой и микроэлементами, в результате чего ввод загрязненных территорий в сельхозоборот ускоряется ≈в 2-3 раза.

Изобретение относится к мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, пестицидами и т. п. Для повышения избирательной способности сорбента при проведении широкой детоксикации сельхозугодий в сочетании с удобрительным и оструктуривающим эффектом, что в результате способствует ускорению ввода земель в севооборот, предложен состав для мелиорации почв "СОРБЭКС", содержащий сапропель, цеолит и глинозем, при этом указанные компоненты содержатся в смеси в следующих пределах, мас. сапропель 60 70; цеолит 23 27; глинозем 8 11. При этом для тяжелых почв цеолит, содержащийся в смеси, обрабатывают кремний органической жидкостью. 1 з. п. ф-лы, 6 табл.

1. Состав для мелиорации почв, содержащий органическую основу и минеральные компоненты, отличающийся тем, что в качестве органической основы он содержит сапропель, а в качестве минеральных компонентов цеолит и глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.

Сапропель 60 70
Цеолит 23 27
Глинозем Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что для тяжелых почв он содержит цеолит, обработанный кремнийорганической жидкостью.