專利名稱：一種環(huán)境修復(fù)用礦物質(zhì)濃縮液的提取方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境修復(fù)用礦物質(zhì)濃縮液的提取方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)境礦物材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)80年代在研究水巖作用及表面礦物學(xué)與地球環(huán)境問(wèn)題時(shí)誕生了環(huán)境地球化學(xué)，而環(huán)境礦物學(xué)則是20世紀(jì)90年代才出現(xiàn)的新學(xué)科。目前國(guó)際環(huán)境礦物學(xué)學(xué)術(shù)交流活動(dòng)日益頻繁，環(huán)境礦物學(xué)成為國(guó)際礦物學(xué)界中一個(gè)十分突出的重要議題。環(huán)境礦物材料是指由礦物及其改性產(chǎn)物組成的與生態(tài)環(huán)境具有良好協(xié)調(diào)性或直接具有防治污染和修復(fù)環(huán)境功能的一類礦物材料。天然礦物對(duì)污染物的凈化功能主要體現(xiàn)在環(huán)境礦物材料基本性能方面。類似于有機(jī)界生物處理方法，利用無(wú)機(jī)界天然礦物治理污染與修復(fù)環(huán)境的方法建立在充分利用自然規(guī)律的基礎(chǔ)之上，體現(xiàn)了天然自凈化作用的特色。天然自凈化是大自然賦予人類與地球長(zhǎng)久相互依存的一種潛在本能，只是在一定條件下這種自凈化功能方可得到有效發(fā)揮和利用。實(shí)際上人們對(duì)自然界中存在的天然自凈化作用早就有所認(rèn)識(shí)，并已在污染治理與環(huán)境修復(fù)方面發(fā)揮著日益重要的作用。但過(guò)去在認(rèn)識(shí)、開發(fā)和利用天然自凈化作用過(guò)程中，主要強(qiáng)調(diào)的是有機(jī)界生物，如微生物、細(xì)菌與水生植物等對(duì)各類污染物的凈化功能，而對(duì)自然界中分布廣泛的無(wú)機(jī)界天然礦物的凈化功能尚未得到足夠的重視。然而有機(jī)界生物與無(wú)機(jī)界礦物是構(gòu)成整個(gè)自然界的共同物質(zhì)組成，也就是說(shuō)人們僅僅利用了大自然所賦予的自凈化作用的一半功能。充分發(fā)揮有機(jī)界與無(wú)機(jī)界所共同擁有的自然界天然自凈化作用，正是在污染治理與環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域開發(fā)綠色環(huán)保技術(shù)的體現(xiàn)，更是完整地利用天然自凈化功能的反映。在我們所見環(huán)境污染的實(shí)例中，大多數(shù)是有機(jī)物的污染或由有機(jī)物活動(dòng)所造成的污染。在我們的污染環(huán)境里基本都可以看見有機(jī)物活動(dòng)蹤跡，同時(shí)環(huán)境的凈化和修復(fù)也是有機(jī)物的活動(dòng)過(guò)程。從多方面激活污染環(huán)境有機(jī)物的活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境的自我修復(fù)是環(huán)境礦物主要作用。天然礦物具有豐富的資源特質(zhì)，為環(huán)境礦物材料的制造提供了多樣的可能性。利用天然凈化系統(tǒng)的自身作用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化是我國(guó)所倡導(dǎo)的生態(tài)友好環(huán)境觀念的體現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，通過(guò)從礦物中提取礦物質(zhì)濃縮液催化自然界中存在的天然凈化系統(tǒng)的有機(jī)界生物，如微生物、細(xì)菌、植物等環(huán)境凈化的物質(zhì)，對(duì)被污染的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，以解決目前環(huán)境礦物方法修復(fù)環(huán)境面狹窄，作用對(duì)象單一的難題。本發(fā)明的目的在于提供一種礦物質(zhì)濃縮液的提取方法，從天然巖石中提取對(duì)有機(jī)界具有普遍作用效果的礦物質(zhì)濃縮液，實(shí)現(xiàn)多種被污染的環(huán)境的修復(fù)。本發(fā)明的另一目的在于提供所提取的礦物質(zhì)濃縮液在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
一種礦物質(zhì)濃縮液的提取方法，該提取方法包括以下步驟1)把安山巖粉碎干燥后進(jìn)行篩分，將5. 5-7重量份的篩分后的安山巖粉末倒入 7 14重量份的濃度為10 20wt%的稀硫酸中，攪勻后靜置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，攪勻后靜置Mh ；3)將步驟2、得到的混合物過(guò)濾，所得濾液即為礦物質(zhì)濃縮液；4)向上述礦物質(zhì)濃縮液中補(bǔ)充蒸餾水，混合均勻后倒入耐酸容器中避光保存，其中礦物質(zhì)濃縮液與蒸餾水的重量和為100重量份。所述礦物質(zhì)濃縮液中鐵的含量為7000 17000ppm。本發(fā)明得到的礦物質(zhì)濃縮液中的鐵具有可變電荷特性，通過(guò)改變?cè)摰V物質(zhì)濃縮液的PH，可以形成非晶態(tài)的水合鐵氧化物。當(dāng)溶液的PH在3以下時(shí)，其中的鐵為!^3+的形式；PH在3 4時(shí)，其中的鐵為!^3+和佝(OH) 2+的形式；PH在4 5為時(shí)，其中的鐵為佝3+、 Fe (OH)2+和Fe (OH) 2+的形式；PH在5以上時(shí)，其中的鐵為Fe (OH)2+、Fe (OH) 2+和Fe (OH) 3的形式。因此，當(dāng)該礦物質(zhì)濃縮液與具有不同PH的對(duì)象物接觸時(shí)，其中鐵離子的存在形式也發(fā)生相應(yīng)的變化。本發(fā)明采用安山巖為原料，優(yōu)選采用玄武安山巖為原料，該原料中含有可防止鐵離子結(jié)晶化的硅(Si)等元素，可以使所形成的水合鐵氧化物較長(zhǎng)時(shí)間保持非晶體狀態(tài)。另外，本發(fā)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(tài)的形式存在于硫酸與檸檬酸的混合溶液中。當(dāng)本發(fā)明得到的礦物質(zhì)濃縮液與具有不同PH的物質(zhì)接觸時(shí)，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(tài)水合氧化鐵，比表面積可達(dá)到180 200m2/g， 高分子直徑可達(dá)到3 5nm?？勺冸姾商匦允沟梅蔷B(tài)水合氧化鐵具有較強(qiáng)的受電、供電能力和配位結(jié)合能力，進(jìn)而具有很強(qiáng)的催化能力，在修復(fù)環(huán)境方面具有廣泛的應(yīng)用前景。礦物質(zhì)濃縮液中的非晶態(tài)水合氧化鐵可吸附帶正電荷的重金屬，進(jìn)行螯合、固定，并使之失去活性，因此可以用于堆肥和制作腐殖質(zhì)，對(duì)被重金屬污染的土壤進(jìn)行凈化、修復(fù)。另外，礦物質(zhì)濃縮液中的非晶態(tài)水合氧化鐵具備與帶有負(fù)電荷的有機(jī)化合物的官能團(tuán)螯合的性質(zhì)，并能催化有機(jī)化合物的分解，可通過(guò)對(duì)有機(jī)化合物的吸附分解，以及非活性化處理，與腐殖質(zhì)形成水合氧化鐵腐殖質(zhì)復(fù)合體來(lái)高效地凈化被有機(jī)化合物污染的土壤。礦物質(zhì)濃縮液形成水合氧化鐵腐殖質(zhì)復(fù)合體對(duì)被污染土壤的凈化、修復(fù)效果，通過(guò)土壤的陽(yáng)離子交換量(CEC)來(lái)評(píng)價(jià)，凈化、修復(fù)后的土壤的陽(yáng)離子交換容量在30meq以上，在50meq以上更好。本發(fā)明得到的礦物質(zhì)濃縮液還可以用于污水凈化，其可變電荷特性使其可與污水中的有機(jī)化合物形成鐵離子有機(jī)復(fù)合體，使一些毒性有機(jī)成分失去活性并沉淀下來(lái)。礦物質(zhì)濃縮液可以在廣泛的PH條件下生成非晶態(tài)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(dá)到凈化污水的效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)污水的程度，礦物質(zhì)濃縮液的加入量為污水重量的0. 1 0. 001%。本發(fā)明采用安山巖為原料，安山巖中含有豐富的礦物質(zhì)，通過(guò)本發(fā)明的方法得到的礦物質(zhì)濃縮液中也含有豐富的礦物質(zhì)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(jìn)微生物和酶的活性。特別是礦物質(zhì)濃縮液中的鐵離子，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞色素輔酶，控制腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的電子傳遞，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。所以本發(fā)明得到的礦物質(zhì)濃縮液還可以用于農(nóng)業(yè)和園林，應(yīng)用時(shí)，將礦物質(zhì)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(fā)明得到的礦物質(zhì)濃縮液還可以用于消除不良?xì)馕都皻缬泻?xì)菌，應(yīng)用時(shí)， 將礦物質(zhì)濃縮液按1/1000 1/5000比例用水稀釋，噴灑在目標(biāo)物之上。本發(fā)明得到的礦物質(zhì)濃縮液氧化能力強(qiáng)，可消除惡臭，抑制病原菌、腐敗菌、病毒、 細(xì)菌的繁殖，并且不殺滅有效菌，不會(huì)因?yàn)樗岫鴮?dǎo)致生物體的細(xì)胞變異，與生物體具有較好的親和性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的礦物質(zhì)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(zhì)濃縮液，該礦物質(zhì)濃縮液在不同的條件下可以催化自然界中存在的天然凈化系統(tǒng)的有機(jī)界生物，如微生物、細(xì)菌、植物等環(huán)境凈化的物質(zhì)，對(duì)多種被污染的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，解決了目前環(huán)境礦物方法修復(fù)環(huán)境面狹窄，作用對(duì)象單一的難題。本發(fā)明的礦物質(zhì)濃縮液的提取方法，原料來(lái)源豐富，操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1環(huán)境礦物質(zhì)濃縮液的制備1)將安山巖粉碎干燥后進(jìn)行篩分，將5. 5重量份的篩分后的安山巖粉末倒入7重量份的濃度為20%的稀硫酸中，攪勻后靜置M小時(shí)。2)將步驟1)得到的混合物中添加3. 5重量份的檸檬酸，攪勻后靜置M小時(shí)。3)將步驟2、得到的混合物過(guò)濾后所得到的15重量份液體，即為礦物質(zhì)濃縮液。 向所述礦物質(zhì)濃縮液補(bǔ)充85重量份的蒸餾水，混合均勻后放入耐酸容器中避光保存。實(shí)施例2環(huán)境礦物質(zhì)濃縮液用于制作超級(jí)腐殖質(zhì)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(shí)例1制取的礦物質(zhì)濃縮液，每1立方米的混合料加入200g酵母和30ml礦物質(zhì)濃縮液，該礦物質(zhì)濃縮液需經(jīng)水稀釋后加入混合料中，將混合料的含水量調(diào)整到60-65%，進(jìn)行充分的攪拌混合。(2)把噴灑礦物質(zhì)液的至少10立方米的混合料，堆成高1. 5m寬2. 5m的堆，進(jìn)行好氧發(fā)酵分解。經(jīng)過(guò)三次發(fā)酵，約三個(gè)月時(shí)間。第一次發(fā)酵一個(gè)月時(shí)間，堆成后第3天溫度會(huì)超過(guò)70°C，因此第5天需第1次翻堆，以后溫度可達(dá)70-80°C，然后每7天左右翻一次堆。 在這個(gè)過(guò)程中，由氨的氣味轉(zhuǎn)變?yōu)榘返臍馕?，PH值超過(guò)8接近9，第4次翻堆結(jié)束后，溫度自然下降。一次發(fā)酵后放置一個(gè)月完成二次發(fā)酵，在二次發(fā)酵4次翻堆過(guò)程中，再噴灑兩次礦物質(zhì)稀釋液，進(jìn)行水分調(diào)節(jié)。然后進(jìn)入三次發(fā)酵(縮聚、高分子化)，時(shí)間為一個(gè)月，結(jié)束翻堆時(shí)，再噴灑一次礦物質(zhì)稀釋液，制作腐殖質(zhì)和水合氧化鐵的復(fù)合體-超級(jí)腐殖質(zhì)。C3)將超級(jí)腐殖質(zhì)與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)混合分別以重量比為2 5和4 5混合得到兩個(gè)試驗(yàn)樣品，將土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及兩個(gè)試驗(yàn)樣品分別與水按重量體積比10%的比例混合，使用振動(dòng)設(shè)備連續(xù)振動(dòng)6小時(shí)后靜置30分鐘，然后以每分鐘約3000轉(zhuǎn)的速度離心分離20分鐘后，取上面澄清液體，用孔徑為0. 45 μ m的濾膜過(guò)濾，得到檢測(cè)液。用原子吸光法測(cè)定檢測(cè)液中砷及鎘的含量。結(jié)果如表1所示，當(dāng)超級(jí)腐殖質(zhì)與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以重量比為2 5混合時(shí)，土壤中砷的溶出量由16. 5yg降至8. 61 μ g，減少了 47.8% ；當(dāng)超級(jí)腐殖質(zhì)與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重量比增至4 5時(shí)，土壤中砷的溶出量由16. 5yg降至4. 86yg，減少了 70. 5%; 當(dāng)超級(jí)腐殖質(zhì)與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以重量比為2 5混合時(shí)，土壤中鎘的溶出量由21 μ g降至 2. 94yg，減少了 86% ；當(dāng)超級(jí)腐殖質(zhì)與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重量比增至4 5時(shí)，土壤中鎘的溶出量由21 μ g降至0. 81 μ g，減少了 96. 1%?？梢钥闯鲭S著超級(jí)腐殖質(zhì)添加量的增加，對(duì)土壤中重金屬砷和鎘溶出的抑制作用明顯增強(qiáng)。如果進(jìn)一步增加腐殖質(zhì)的添加量，有望完全抑制土壤中重金屬砷和鎘的溶出。表 權(quán)利要求
1.一種礦物質(zhì)濃縮液的提取方法，其特征在于，該提取方法包括以下步驟1)將安山巖粉碎后干燥進(jìn)行篩分，將5.5 7重量份的篩分后的安山巖粉末倒入7 14重量份的濃度為10 20wt%的稀硫酸中，攪勻后靜置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，攪勻后靜置Mh ；3)將步驟幻得到的混合物過(guò)濾，所得濾液即為礦物質(zhì)濃縮液；4)向上述礦物質(zhì)濃縮液中補(bǔ)充蒸餾水，混合均勻后倒入耐酸容器中避光保存，其中礦物質(zhì)濃縮液與蒸餾水的重量和為100重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦物質(zhì)濃縮液的提取方法，其特征在于，所述安山巖為玄武安山巖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦物質(zhì)濃縮液的提取方法，其特征在于，所述步驟C3)中得到的礦物質(zhì)濃縮液中鐵的含量為7000 17000ppm。
4.一種權(quán)利要求1的方法提取的礦物質(zhì)濃縮液的應(yīng)用，其特征在于，用于堆肥和制作腐殖質(zhì)，與腐殖質(zhì)形成水合氧化鐵腐殖質(zhì)復(fù)合體，對(duì)污染的土壤進(jìn)行凈化、修復(fù)。
5.一種權(quán)利要求1的方法提取的礦物質(zhì)濃縮液的應(yīng)用，其特征在于，用于污水凈化，該礦物質(zhì)濃縮液的加入量為污水重量的0. 1 0. 001%。
6.一種權(quán)利要求1的方法提取的礦物質(zhì)濃縮液的應(yīng)用，其特征在于，用于農(nóng)業(yè)和園林， 用水將該礦物質(zhì)濃縮液按1/3000比例稀釋后，以2L/m2的施用量噴灑在植物葉面或進(jìn)行土壤澆水。
7.—種權(quán)利要求1的方法提取的礦物質(zhì)濃縮液的應(yīng)用，其特征在于，用于消除不良?xì)馕痘驓缬泻?xì)菌，用水將該礦物質(zhì)濃縮液按1/1000比例稀釋，噴灑在目標(biāo)物上。
全文摘要
一種礦物質(zhì)濃縮液的提取方法及其應(yīng)用，該提取方法包括以下步驟1)將安山巖粉碎后干燥進(jìn)行篩分，將5.5～7重量份的篩分后的安山巖粉末倒入7～14重量份的濃度為10～20wt％的稀硫酸中，攪勻后靜置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，攪勻后靜置24h；3)將步驟2)得到的混合物過(guò)濾，所得濾液即為礦物質(zhì)濃縮液。4)向上述礦物質(zhì)濃縮液中補(bǔ)充蒸餾水，混合均勻后倒入耐酸容器中避光保存。通過(guò)本發(fā)明的方法得到的礦物質(zhì)濃縮液可用于堆肥和制作腐殖質(zhì)、污水凈化、農(nóng)業(yè)和園林、消除不良?xì)馕都皻缬泻?xì)菌等，對(duì)于多種被污染的環(huán)境進(jìn)行有效修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境礦物的凈化功能，穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)C02F1/00GK102550603SQ201010611989
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者姚仲永, 王永川, 齊藤尚秀 申請(qǐng)人:北京市松浦經(jīng)貿(mào)發(fā)展公司