Торфяной мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами Российский патент 2021 года по МПК C09K17/40 C05F11/02 

Изобретение относится к охране окружающей среды, техническое решение которого относится к области получения композиций на основе материалов природного растительного происхождения и может быть использовано для очистки земель от тяжелых металлов.

Известен состав, относящийся к сельскому хозяйству, мелиорации почв, в частности рекультивации с удалением из почвы вредных веществ, например тяжелых металлов, который содержит сапропель, цеолит, обработанный кремнийорганической жидкостью, и глинозем, при этом компоненты содержатся в смеси в следующих количествах, мас. %: сапропель 60 - 70; цеолит, обработанный кремнийорганической жидкостью 23-27; глинозем 8 - 11 [Пат. RU 92000596, 15.10.1992].

Недостатком известного состава является высокая стоимость основного компонента состава - сапропеля, что сильно увеличит стоимость рекультивации.

Известен состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, который может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно. Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включает диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес. %: диатомит, обработанный Fe3+- 50-60, голубая глина - 40-50. Состав снижает содержание подвижных форм мышьяка в почве на 87% и поддерживает в почве оптимальный pH - 7,4 [Пат. RU 2471849, 13.07.2011].

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является состав для рекультивации почв содержащий торф, песок, золу сжигания осадка сточных вод и семена многолетних морозостойких растений при следующем соотношении компонентов, мас.%: зола сжигания осадка сточных вод - 10,0-14,0, торф - 43,0-81,0, песок - 8,6-45,0, семена многолетних морозостойких растений - остальное [Пат. RU 2711925, 03.04.2019].

Недостатком изобретения является непостоянный состав осадков сточных вод и энергозатраты на их сжигание, что влияет на стоимость рекультивации.

Целью предлагаемого изобретения является очистка земель урбанизированных, промышленных и сельскохозяйственных территорий путем снижения загрязнения тяжелыми металлами и улучшение агрофизических свойств почв за счет использования композиции на основе материалов природного растительного происхождения, которыми являются торф, диатомит и вермикулит.

В качестве исходного сырья для производства торфяного мелиоранта используется:

1. Торф верховой нейтрализованный, фракционированный (фракция 0-20). Влажность торфа от 50 до 60 %, водородный показатель водной вытяжки (рН) 5,5 - 6,0. Верховой нейтрализованный торф готовится из верхового торфа низкой степени разложения. Степень разложения верхового торфа не превышает 18 %, массовая доля влаги в нем составляет не более 65 %, зольность - менее 5 %. Основные неорганические соединения торфа: азот до 1,5 %, фосфор, калий, кальций (в сумме) до 0,6 %. Содержание гуминовых веществ в торфе составляет 7,4 - 7,9 %.

2. Диатомит (ТУ 5761-001-59266087-2005) соответствует следующим параметрам (табл. 1).

Таблица 1

Химический состав диатомита

Наименование показателя Значение показателя Содержание SiО₂ Не менее 82% Содержание А1₂О₃ Не более 7% Содержание Fe₂О₃ Не более 4% Влажность Не более 8% Потери при прокаливании 2,5% - 3,0%

3. Вермикулит средний (фракция 1-10 мм), вермикулит крупный (фракция 5-10 мм) (ГОСТ 12865-67). Вермикулит - минерал из группы гидрослюд, при термической обработке превращающийся в сыпучий чешуйчатый материал. Вермикулит улучшает структуру почвы, поглощает избыточную влагу, разрыхляет и повышает воздухопроницаемость грунта. Является отличным дренажным и мульчирующим материалом. Широко применяется в комнатном, приусадебном и сельскохозяйственном растениеводстве.

Химический состав вермикулита представлен в табл. 2.

Таблица 2

Химический состав вермикулита

Компонент Содержание Компонент Содержание
  SiO₂ 38,0 - 49,0 % TiO₂ 1,5 % MgO 20,0 - 23,5 % Cr₂O₃ 0 - 0,5% Al₂O₃ 12,0 - 17,5 % MnO 0,1 - 0,3 % Fe₂O₃ 5,4 - 9,3 % Cl 0 - 0,5 % FeO 0 - 1,2 % CO₂ 0 - 0,6 % K₂O 5,2 - 7,9 % S 0 - 0,2 % Na₂O 0 - 0,8 % H₂O 5,2 - 11,5 % CaO 0,7 - 1,5 %

Торфяной мелиорант может быть получен следующим образом:

Исходное сырье, торф, диатомит и вермикулит при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %: торф 60, диатомит 30, вермикулит 10, тщательно перемешивается и пропускается, например через пневматическую дробилку или др. дробилку и измельчается до фракции 0-10 мм, после чего сырье высушивается при температуре не более 80°С до влажности не более 30%. После перечисленных процедур торфяной мелиорант можно считать готовым к применению.

На фиг.1 представлен анализ сорбционных свойств торфяного мелиоранта фракцией 0-10 мм, влажностью не более 30%.

Высокая эффективность торфосодержащего сорбента в отношении адсорбции тяжелых металлов, апробированное широкое применение мелиоранта на основе торфа, служит основанием для перспективного использования его с целью стабилизации тяжелых металлов для ремедиации и рекультивации нарушенных земель.

Изобретение относится к области получения композиций на основе материалов природного растительного происхождения и может быть использовано для очистки земель от тяжелых металлов. Торфяной мелиорант для очистки почв от тяжелых металлов, фракцией 0-10 мм, содержит торф верховой нейтрализованный, диатомит и вермикулит при следующем соотношении, мас.%: торф 60, диатомит 30, вермикулит 10. Изобретение обеспечивает очистку земель путем снижения загрязнения тяжелыми металлами и улучшение агрофизических свойств почв за счет использования композиции на основе материалов природного растительного происхождения. 2 табл., 1 ил.

Торфяной мелиорант для очистки земель от тяжелых металлов, фракцией 0-10 мм, содержащий торф верховой нейтрализованный, отличающийся тем, что мелиорант дополнительно содержит диатомит и вермикулит при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

Торф 60 диатомит 30 вермикулит 10.