一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法与流程

1.本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法。


背景技术：

2.土壤是一个动态的自然系统，由以下几部分组成：无机矿物颗粒(沙、淤泥和粘土、砾石、石头和岩石)、有机物、空气、水分和活体生物。土壤是多种动物及细菌和真菌等微生物的栖息地，从而维持着生物的活性、多样性和生产力。土壤退化有着不同的表现形式，如：水土流失、土壤盐渍化、养分枯竭、土壤生物多样性丧失、土壤污染、土壤板结、有机质流失、土壤固封等。而清洁无毒害的有机质是健康土壤的关键要素，清洁无害的有机质可以让土壤维持多样化的生物群落，这些生物群落有助于控制植物病害、害虫以及杂草等有害生物；有机质通过对土壤持水力和养分承载力产生的积极影响来改善土壤结构，并最终提高作物产量。
3.一般采用补充土壤有机质的手段是使用有机肥，但是我国目前农用有机肥料的制作工艺几千年不变，仍以畜禽粪便为原料进行堆肥发酵为主，操作过程污染严重，且不能达到完全灭活的效果，往往病原菌和虫害危害严重。其原料中的畜禽粪便往往含有抗生素等有害成分，大量连续使用会进一步加大土壤污染、从而危害到食品安全。因此，需要一种高含有机质的、且清洁的物料，来满足人们日益提高的对食品安全的需求，农业生产及其产品消费产生了大量的城乡有机废弃物，如餐厨垃圾、畜禽粪便、农作物秸秆、蓝藻、植废。这些有机生物固废由于恶臭难以加工，而且含有微生物细菌、虫卵、病毒等有毒、有害物质，农民也缺乏处理造肥积极性，因此导致长期以来这些有机废弃物没有回到农田，使得我国农田有机质含量大大减少，化肥和农药用量大大增加，耕地质量逐年降低，影响到我国农业的可持续发展。因此，农业农村废弃物亟需得到有效治理，形成可持续的循环生态链。
4.但受制于技术瓶颈，没有好的解决方案；因此，需要一种基于植物废弃物处理的土壤修复技术来填补相关领域的空白。


技术实现要素：

5.为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，包括以下步骤，
7.步骤1、将植物废弃物放入处理箱中，对其物进行预加热，随后将其通入至真空处理后的裂解釜中，并使裂解釜处于高温高压的状态，得到半裂解状态的植物废弃物；
8.步骤2、将半裂解状态的废弃物取出，放置在搅拌设备中，并加入待修复土壤，混合均匀后将混合物倒入电解池中，在电解池相对面分别设置阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板通过半导体金属丝相连接；
9.步骤3、将引导丝铺设在电解池的底部以及与所述阳极板、所述阴极板的相邻面，在引导丝表面喷涂隔绝涂层，并使用氩气对涂层进行冷却固化；
10.步骤4、加入适量电解液，将电解池与外界电路相连接，通电对混合物进行电解处理。
11.本发明一个较佳实施例中，步骤1中，将裂解釜加温至120℃-300℃，加压至1.2-6.0mpa，并使裂解釜保持10-35min。
12.本发明一个较佳实施例中，步骤1中，所述植物废弃物包括但不限于水果残渣、蔬菜废料、秸秆、豆腐渣，且预加热温度为50℃-80℃，加热时间20-45min。
13.本发明一个较佳实施例中，步骤3中，所述引导丝的制备方法，包括以下步骤，
14.步骤3.1、将磁致伸缩材料和金属氧化物纳米材料进行混合熔炼，超声处理，得到芯层纺丝溶液，将聚芳酯纤维和氧化硅经高温熔融，得到皮层纺丝溶液；
15.步骤3.2、将皮层纺丝溶液置于同轴静电纺丝外管，芯层纺丝溶液置于同轴静电纺丝内管，分别作为同轴静电纺丝外层与内层，进行静电纺丝，得到混合纤维；
16.步骤3.3、将混合纤维进行烘干，然后升温至150℃-240℃，并维持1h-2h，随后降至20℃-30℃，得到皮芯结构的引导丝。
17.本发明一个较佳实施例中，步骤3.1中，磁致伸缩材料和金属氧化物纳米材料的质量比为1:2.5-4，且金属氧化物纳米材料作为纳米颗粒掺杂在磁致伸缩材料中，所述磁致伸缩材料为氧化铁、氧化锌、氧化钡中任一种；聚芳酯纤维和氧化硅的质量比为2-3.5:1，熔融温度为355℃-400℃。
18.本发明一个较佳实施例中，步骤3.2中，静电纺丝过程中内外层推进速度0.2-2.2ml/h，接收距离7-16cm，转速200-550rpm，纺丝温度25-40℃。
19.本发明一个较佳实施例中，步骤3.3中，温度以5-10℃/min的速率升温至150℃-240℃，后续以7-10℃/min的速率降至20℃-30℃。
20.本发明一个较佳实施例中，步骤3中，所述引导丝能够2-15根并行排布，且相邻所述引导丝的间隔为7-12cm，所述引导丝的直径为1-1.5cm。
21.本发明一个较佳实施例中，步骤2中，所述阳极板和阴极板的间隔距离为3-10m，所述半导体金属丝由金属材料和半导体材料制备，所述金属材料为铜、铝、镍中任一种，所述半导体材料为硅或锗中任一种。
22.本发明一个较佳实施例中，步骤4中，电解液为盐酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾中任一种，通电的电流强度为60-240a，电解时间为20-40min。
23.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
24.1、该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，通过高温高压对植物废弃物进行半裂解，能够为土壤提供养分，改善土壤结构，促进微生物活动，降低土壤酸化程度，同时植物废弃物中含有丰富的有机物质，将其添加到土壤中可以增加土壤的有机质含量，改善土壤的结构和肥力；同时电解不仅可以将土壤中的有害物质和物废弃物中的有机物质分解成更简单的化合物，还可以杀死植物废弃物中和土壤中的微生物。
25.2、该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，引导丝能够吸附游离电荷，并使其按照引导丝的排列进行移动而形成微电流，从而形成弱磁场，磁致伸缩材料在磁场作用下发生变形和定向排列，进而形成电场，电流和电场能够影响细菌的细胞壁和膜的电荷状态，从
而影响细菌的代谢和生长，不仅能够达到杀菌的作用，还能够加速植物废弃物中的有机物质的分解，从而缩短分解时间，提高分解效率。
26.3、该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，金属氧化物纳米材料能够对电解过程产生的游离电荷进行吸附，氧化铁、氧化锌、氧化钡等氧化物磁致伸缩材料具有良好的导电性，能够引导游离电荷进行定向移动，从而形成微电流和弱磁场，磁致伸缩材料由于材料中的电荷分布会随着弱磁场的变化而发生改变，电场和磁场可以改善土壤的结构，提高土壤的通气性和保水性，从而改善土壤的物理性质，同时电场和磁场可以加速土壤中有机污染物的分解和转化，从而降低土壤污染的程度。
具体实施方式
27.现在实施例对本发明作进一步详细的说明。
28.一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤，
29.步骤1、将植物废弃物放入处理箱中，对其物进行预加热，随后将其通入至真空处理后的裂解釜中，并使裂解釜处于高温高压的状态，得到半裂解状态的植物废弃物；步骤1中，将裂解釜加温至120℃-300℃，加压至1.2-6.0mpa，并使裂解釜保持10-35min；步骤1中，所述植物废弃物包括但不限于水果残渣、蔬菜废料、秸秆、豆腐渣，且预加热温度为50℃-80℃，加热时间20-45min。
30.步骤2、将半裂解状态的废弃物取出，放置在搅拌设备中，并加入待修复土壤，混合均匀后将混合物倒入电解池中，在电解池相对面分别设置阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板通过半导体金属丝相连接；步骤2中，所述阳极板和阴极板的间隔距离为3-10m，所述半导体金属丝由金属材料和半导体材料制备，所述金属材料为铜、铝、镍中任一种，所述半导体材料为硅或锗中任一种。
31.步骤3、将引导丝铺设在电解池的底部以及与所述阳极板、所述阴极板的相邻面，在引导丝表面喷涂隔绝涂层，并使用氩气对涂层进行冷却固化；步骤3中，所述引导丝能够2-15根并行排布，且相邻所述引导丝的间隔为7-12cm，所述引导丝的直径为1-1.5cm。
32.该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，引导丝能够吸附游离电荷，并使其按照引导丝的排列进行移动而形成微电流，从而形成弱磁场，磁致伸缩材料在磁场作用下发生变形和定向排列，进而形成电场，电流和电场能够影响细菌的细胞壁和膜的电荷状态，从而影响细菌的代谢和生长，不仅能够达到杀菌的作用，还能够加速植物废弃物中的有机物质的分解，从而缩短分解时间，提高分解效率。
33.步骤4、加入适量电解液，将电解池与外界电路相连接，通电对混合物进行电解处理；步骤4中，电解液为盐酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾中任一种，通电的电流强度为60-240a，电解时间为20-40min。
34.该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，通过高温高压对植物废弃物进行半裂解，能够为土壤提供养分，改善土壤结构，促进微生物活动，降低土壤酸化程度，同时植物废弃物中含有丰富的有机物质，将其添加到土壤中可以增加土壤的有机质含量，改善土壤的结构和肥力；同时电解不仅可以将土壤中的有害物质和物废弃物中的有机物质分解成更简单的化合物，还可以杀死植物废弃物中和土壤中的微生物。
35.步骤3中，所述引导丝的制备方法，包括以下步骤，
36.步骤3.1、将磁致伸缩材料和金属氧化物纳米材料进行混合熔炼，超声处理，得到芯层纺丝溶液，将聚芳酯纤维和氧化硅经高温熔融，得到皮层纺丝溶液；步骤3.1中，磁致伸缩材料和金属氧化物纳米材料的质量比为1:2.5-4，且金属氧化物纳米材料作为纳米颗粒掺杂在磁致伸缩材料中，所述磁致伸缩材料为氧化铁、氧化锌、氧化钡中任一种；聚芳酯纤维和氧化硅的质量比为2-3.5:1，熔融温度为355℃-400℃。
37.该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，金属氧化物纳米材料能够对电解过程产生的游离电荷进行吸附，氧化铁、氧化锌、氧化钡等氧化物磁致伸缩材料具有良好的导电性，能够引导游离电荷进行定向移动，从而形成微电流和弱磁场，磁致伸缩材料由于材料中的电荷分布会随着弱磁场的变化而发生改变，电场和磁场可以改善土壤的结构，提高土壤的通气性和保水性，从而改善土壤的物理性质，同时电场和磁场可以加速土壤中有机污染物的分解和转化，从而降低土壤污染的程度。
38.步骤3.2、将皮层纺丝溶液置于同轴静电纺丝外管，芯层纺丝溶液置于同轴静电纺丝内管，分别作为同轴静电纺丝外层与内层，进行静电纺丝，得到混合纤维；步骤3.2中，静电纺丝过程中内外层推进速度0.2-2.2ml/h，接收距离7-16cm，转速200-550rpm，纺丝温度25-40℃。
39.步骤3.3、将混合纤维进行烘干，然后升温至150℃-240℃，并维持1h-2h，随后降至20℃-30℃，得到皮芯结构的引导丝；步骤3.3中，温度以5-10℃/min的速率升温至150℃-240℃，后续以7-10℃/min的速率降至20℃-30℃。
40.本发明提供了一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，包括以下步骤，
41.步骤1、将植物废弃物放入处理箱中，对其物进行预加热，随后将其通入至真空处理后的裂解釜中，并使裂解釜处于高温高压的状态，得到半裂解状态的植物废弃物；
42.步骤2、将半裂解状态的废弃物取出，放置在搅拌设备中，并加入待修复土壤，混合均匀后将混合物倒入电解池中，在电解池相对面分别设置阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板通过半导体金属丝相连接；
43.步骤3、将引导丝铺设在电解池的底部以及与所述阳极板、所述阴极板的相邻面，在引导丝表面喷涂隔绝涂层，并使用氩气对涂层进行冷却固化；
44.步骤4、加入适量电解液，将电解池与外界电路相连接，通电对混合物进行电解处理。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。
47.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1、将植物废弃物放入处理箱中，对其物进行预加热，随后将其通入至真空处理后的裂解釜中，并使裂解釜处于高温高压的状态，得到半裂解状态的植物废弃物；步骤2、将半裂解状态的废弃物取出，放置在搅拌设备中，并加入待修复土壤，混合均匀后将混合物倒入电解池中，在电解池相对面分别设置阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板通过半导体金属丝相连接；步骤3、将引导丝铺设在电解池的底部以及与所述阳极板、所述阴极板的相邻面，在引导丝表面喷涂隔绝涂层，并使用氩气对涂层进行冷却固化；步骤4、加入适量电解液，将电解池与外界电路相连接，通电对混合物进行电解处理。2.根据权利要求1所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤1中，将裂解釜加温至120℃-300℃，加压至1.2-6.0mpa，并使裂解釜保持10-35min。3.根据权利要求1所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤1中，所述植物废弃物包括但不限于水果残渣、蔬菜废料、秸秆、豆腐渣，且预加热温度为50℃-80℃，加热时间20-45min。4.根据权利要求1所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤3中，所述引导丝的制备方法，包括以下步骤，步骤3.1、将磁致伸缩材料和金属氧化物纳米材料进行混合熔炼，超声处理，得到芯层纺丝溶液，将聚芳酯纤维和氧化硅经高温熔融，得到皮层纺丝溶液；步骤3.2、将皮层纺丝溶液置于同轴静电纺丝外管，芯层纺丝溶液置于同轴静电纺丝内管，分别作为同轴静电纺丝外层与内层，进行静电纺丝，得到混合纤维；步骤3.3、将混合纤维进行烘干，然后升温至150℃-240℃，并维持1h-2h，随后降至20℃-30℃，得到皮芯结构的引导丝。5.根据权利要求4所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤3.1中，磁致伸缩材料和金属氧化物纳米材料的质量比为1:2.5-4，且金属氧化物纳米材料作为纳米颗粒掺杂在磁致伸缩材料中，所述磁致伸缩材料为氧化铁、氧化锌、氧化钡中任一种；聚芳酯纤维和氧化硅的质量比为2-3.5:1，熔融温度为355℃-400℃。6.根据权利要求4所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤3.2中，静电纺丝过程中内外层推进速度0.2-2.2ml/h，接收距离7-16cm，转速200-550rpm，纺丝温度25-40℃。7.根据权利要求4所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤3.3中，温度以5-10℃/min的速率升温至150℃-240℃，后续以7-10℃/min的速率降至20℃-30℃。8.根据权利要求1所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤3中，所述引导丝能够2-15根并行排布，且相邻所述引导丝的间隔为7-12cm，所述引导丝的直径为1-1.5cm。9.根据权利要求1所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步骤2中，所述阳极板和阴极板的间隔距离为3-10m，所述半导体金属丝由金属材料和半导体材料制备，所述金属材料为铜、铝、镍中任一种，所述半导体材料为硅或锗中任一种。10.根据权利要求1所述的一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，其特征在于：步
骤4中，电解液为盐酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾中任一种，通电的电流强度为60-240a，电解时间为20-40min。

技术总结
本发明公开了一种基于植物废弃物处理的土壤修复方法，包括以下步骤，步骤1、将植物废弃物放入处理箱中，对其物进行预加热，随后将其通入至真空处理后的裂解釜中，并使裂解釜处于高温高压的状态，得到半裂解状态的植物废弃物。其有益效果是，该基于植物废弃物处理的土壤修复方法，通过高温高压对植物废弃物进行半裂解，能够为土壤提供养分，改善土壤结构，促进微生物活动，降低土壤酸化程度，同时植物废弃物中含有丰富的有机物质，将其添加到土壤中可以增加土壤的有机质含量，改善土壤的结构和肥力；同时电解不仅可以将土壤中的有害物质和物废弃物中的有机物质分解成更简单的化合物，还可以杀死植物废弃物中和土壤中的微生物。可以杀死植物废弃物中和土壤中的微生物。


技术研发人员：梁志君 刘柯 王子维
受保护的技术使用者：尚微生态科技有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/9