本發明屬于砒砂巖改性技術領域，公開了一種改性砒砂巖及制備和應用方法，所述改性砒砂巖由砒砂巖和氯化鋁制成，其中砒砂巖與氯化鋁的質量比為0.0135:1～1:1；本發明為減弱砒砂巖的負電性，引入鋁改性方法，可減弱砒砂巖的負電性，從而實現砒砂巖的磷吸附量提升，鋁改性砒砂巖的應用可以實現砒砂巖的資源化利用，減輕水體中磷的富營養化問題和農田中磷的低利用問題。

技術領域

本發明屬于砒砂巖改性技術領域，尤其涉及一種改性砒砂巖及制備和應用方法。

背景技術

砒砂巖是一種松散巖層，具體指古生代二疊紀(約2.5億年)和中生代三疊紀、侏羅紀和白堊紀的厚層砂巖、砂頁巖和泥質砂巖組成的巖石互層。砒砂巖為陸相碎屑巖系，由于其上覆巖層厚度小、壓力低，造成其成巖程度低、沙粒間膠結程度差、結構強度低。集中分布在黃土高原北部晉陜蒙接壤地區的鄂爾多斯高原。由于其成巖程度低、沙粒間膠結程度差、結構強度低，遇水如泥、遇風成砂，水土流失非常嚴重，也由于這種巖層自身物理、化學性質和當地特殊的自然、人文環境，使得該巖層極易發生風化剝蝕，群眾深受其害，視害毒如砒霜，故稱其為“砒砂巖”。

目前，砒砂巖的資源化利用包括作為保水劑、礦區土壤改良覆土、建筑材料和水中污染物的吸附劑。砒砂巖和風沙土以25:75比例混合的復配模式，已被證明可有效改良風沙土的吸水和保水特性。砒砂巖與沙1:2混合比例的復配土壤對玉米、大豆和小麥的增產最佳，砒砂巖與沙1:5混合比例的復配土壤對馬鈴薯的增產效果最佳。砒砂巖可吸附水中鉛、和銨態氮，但是砒砂巖作為一種磷吸附劑，其對磷的吸附量比生物炭、活性炭等制備方法復雜的材料低。砒砂巖作為一種天然黏土礦物，是一種整體呈負電荷的材料，其對磷的吸附可能會受到砒砂巖與帶負電的磷酸根之間的靜電排斥，從而抑制砒砂巖對磷的吸附量，因而上述砒砂巖的直接磷吸附技術方案得到的磷吸附量低，只有99mg/kg左右。

目前，我國西北的晉陜蒙接壤區廣泛分布的砒砂巖給當地帶來嚴重的水土流失問題，水中過量磷可導致富營養化，水質惡化，同時農田中磷流失導致磷的低利用率。磷一方面是植物生長發育必須的大量元素，磷的缺乏將導致植物發生形態和生理上的變化，另一方面，水體中的磷含量較高會導致水體富營養化，污染水環境。盡管砒砂巖對銨態氮等展現了較高的吸附量，但是現有技術中砒砂巖對磷的最大吸附量較低，因此研發一種改性的砒砂巖用以提高砒砂巖對水中磷的吸附量，吸附磷后的改性砒砂巖并作為磷肥很有市場前景。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種改性砒砂巖及制備和應用方法，克服了現有技術中的缺陷。

為了解決技術問題，本發明的技術方案是：一種改性砒砂巖，所述改性砒砂巖由砒砂巖和氯化鋁制成，其中砒砂巖與氯化鋁的質量比為0.0135:1～1:1。

優選的，所述砒砂巖與氯化鋁的質量比為0.054:1～0.81:1。

優選的，所述砒砂巖與氯化鋁的質量比為0.27:1～0.81:1。

優選的，一種如上任一項所述的改性砒砂巖的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將砒砂巖去除雜物，接著風干；

步驟2：將風干后的砒砂巖研磨，過篩，制成砒砂巖粉末；

步驟3：按照質量比為0.0135:1～1:1稱取砒砂巖粉末和氯化鋁，將氯化鋁溶于水制成氯化鋁溶液；

步驟4：將砒砂巖粉末與氯化鋁溶液混合，在25℃恒溫條件下震蕩24h；

步驟5：震蕩結束后，過濾并烘干5～8h，得到改性砒砂巖。

優選的，所述步驟2中過篩的篩孔直徑為0.25～1mm。

優選的，所述步驟3中氯化鋁與水的質量比為1:20～50。