2021年度湖南省技术发明奖公示材料

1、2021 年度湖南省技术发明奖公示材料一、项目名称：基于低阶煤的腐植酸类土壤重金属修复剂制备及其应用二、推荐奖种：技术发明奖三、主要完成人：陈国梁、周剑林四、主要完成单位：湖南科技大学五、推荐单位：湖南科技大学六、提名单位意见土壤重金属污染造成农作物的减产、品质下降以及对人类健康带来的潜在危害已经成为一个全球性的环境问题。腐植酸既是天然的金属离子稳定剂，也是农用肥料的重要原材料，本项目针对我国重金属污染土壤修复过程中的难题，结合相关的理论技术，从低阶煤-褐煤出发，创新了褐煤制备腐植酸的生产工艺、提高了产率，并在腐植酸的基础上成功的研发了适用广、环境友好的腐植酸类土壤重金属修复剂。该技术及方法体

2、系既提升了低阶煤的附加值，也克服了土壤修复过程中现有重金属钝化剂在固化重金属的同时会引起土壤板结、肥效降低的缺陷，很好的恢复了土壤原有的功能及用途。研究成果已获国家授权发明专利4项、实用新型专利1项、在国内外发表相关论文10余篇。本项目的成果已通过重金属污染修复示范基地和学校的“产学研”合作平台应用到实际的土壤污染修复中，有效解决了土壤修复过程中成本高，修复后难再利用等难题，取得了良好的经济、社会效益。这为我国重金属污染治理、低阶煤高效开发利用及社会的可持续发展提供了重要的技术支撑。同意推荐该项目申报2021年度湖南省技术发明三等奖。七、项目简介：土壤重金属污染不仅导致土壤退化，影响农作物产量

3、和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，危害人体健康。重金属污染土壤的修复治理中，固化/稳定化技术具有处理时间短、适用范围较广等优势，是一种较为成熟且经济有效的技术，但目前已有的一些土壤重金属固化剂配方复杂、成本较高、实施条件受限，在利用过程中存在土壤结块、矿化严重、失去肥力等弊端，修复后的土壤实际用途局限性大。腐植酸是天然的金属离子稳定剂，也是农用肥料的重要原材料。低阶煤资源如褐煤等占我国煤储量的55%以上，从褐煤中提取腐植酸是褐煤由传统燃料向化工原料转变的重要途径，也是当前我国能源发展的重要课题。本项目在国家、省级自然科学基金等项目的资助下，针对我国土壤重金属污染以及低

4、阶煤的高效清洁转化，从低阶煤-褐煤出发，创新了褐煤制备腐植酸的生产工艺、提高了产率，并在腐植酸的基础上成功研发了适用广、环境友好的腐植酸类土壤重金属修复剂。该技术及方法体系既提升了低阶煤的附加值，也成功弥补现有重金属化学固化剂在修复土壤过程中的缺陷。主要技术发明如下：（1）针对当前褐煤催化氧化制备腐植酸方法中生产成本较高，催化效果不佳等问题，提出了一种将催化剂直接负载在煤上，氧化煤的同时完成催化剂转换的方法，创新了现有的生产工艺，并显著提高腐植酸产率，使得腐植酸产率提高1825%，提升了褐煤的附加值；（2）针对腐植酸自身对重金属钝化效果不理想，钝化周期长的缺点，研发了一种腐植酸重金属钝化剂氧化

5、改性装置并可直接利用空气对腐植酸氧化改性的方法，高效环保，氧化改性后腐植酸钝化效果得到了明显提升。已有实验结果表明：氧化改性后的腐植酸对Mn、Pb、Cu、Zn等元素钝化率最大可达84.26%、40.49%、83.76%、55.09%，与市售腐植酸相比，最大钝化率分别提高2.51%、22.62%、12.64%、39.75%；（3）针对现有重金属固化剂修复土壤后再利用局限性大的难题，以腐植酸及羟基磷灰石、凹凸棒土等天然原料，进一步研发了环境友好的多孔腐植酸类重金属稳定剂，其可以通过螯合、沉淀、吸附等多种机制作用于土壤中的重金属离子，快速降低土壤中重金属污染元素有效态的含量达95%以上，并解决了现有

6、化学固化剂在钝化重金属过程中土壤板结、有机质缺失的问题，很好的恢复了土壤原有的功能及用途。本项目的技术及方法已获国家授权发明专利4项、实用新型专利1项、发表论文10余篇。项目的技术成果已通过重金属污染修复示范基地和学校的“产学研”合作平台应用到实际的土壤污染修复中，有效解决了土壤修复过程中成本高、土壤板结、肥效降低、修复后难再利用等难题，取得了良好的经济、社会效益，为我国重金属污染治理、低阶煤高效清洁转化、“土壤碳中和”行动的推进及社会的可持续发展提供了技术支持。八、推广应用情况项目组依托基金项目搭建的重金属污染修复示范基地和学校的“产学研”合作平台，将项目成果应用到实际的土壤污染修复中，取得

7、了良好的效果。九、主要知识产权目录知识产权（标准）类别知识产权（标准）具体名称国家（地区）授权号（标准编号）授权（标准发布）日期证书编号（标准批准发布部门）权利人（标准起草单位）发明人（标准起草人）发明专利（标准）有效状态发明专利一种腐植酸类土壤重金属修复剂及其制备方法和应用中国ZL 201810176414.82020-06-023821091湖南科技大学周剑林、冯涛、刘伟银、陈章、陈国梁、李志贤、陈远其有效专利发明专利一种腐植酸重金属钝化剂氧化改性装置及其应用方法中国ZL 201910600251.62020-11-034069264湖南科技大学周剑林、尹珂、冯涛、陈章、陈国梁、李志贤、陈远其有效专利发明专利一种褐煤催化氧化制备腐植酸的方法中国ZL 201710063172.72019-02-153251925湖南科技大学周剑林、刘伟银、张鹏有效专利实用新型一种便于观察超氧化物歧化酶活性反应的可移动光照箱中国ZL 201922111926.92020-08-14112