本发明属于边坡防蚀控污与生态修复领域，尤其涉及一种改性凹凸棒石、河岸生态基材及其制备方法。
背景技术：
1、随着经济和社会的迅猛发展，人类对自然资源的需求日益增长。然而，这种增长伴随着对生态环境的严重干扰和破坏。由于人类活动的日益频繁，河岸带和水体环境已经遭受了严重的污染，尤其是农业活动、工业排放和城市化等因素，给这些环境带来了前所未有的污染压力。这些活动不仅恶化了生态环境，还影响了水质和防洪能力，对水生生态系统的健康构成了威胁，因此生态防护技术应运而生。生态护岸是河流生态系统的重要组成部分，它不仅提升了河岸的景观价值，还增强了岸坡的稳定性和抗侵蚀能力。更重要的是，生态护岸在截留和净化面源污染方面有着显著的效果。河流生态护岸对污染物的阻控机制主要通过植被拦截地表径流中的颗粒物及其附着的污染物、植被根系的吸收、土体对污染物的吸附，以及土体微生物对污染物质的转化降解作用。
2、生态基材是指由土体、胶结材料、粗骨料、有机质和植物种子等混合形成的一种复合材料，具有耐久性强、结构稳定和渗透性好等特点，同时为植物生长提供适宜的环境，其发达根系沿基材内部孔隙不断生长直至坡面深部，将生态基材和岸坡连接成整体，具有提高岸坡稳定性、净化水体和完善生态系统的作用。
3、目前对生态基材的研究仍处于初期阶段，主要集中在规范生态基材的配合比设计、制备工艺、平衡生态基材的力学性能与植生需求等方面，而对生态基材抗蚀性、吸附性的研究较少。因此在如何进一步提升改良生态基材的吸附性、抗蚀性，有效减缓河岸侵蚀，降低面源污染至关重要。
技术实现思路
1、针对现有技术不足，本发明的目的在于提出一种改性凹凸棒石、河岸生态基材及其制备方法。该改性凹凸棒石协同沸石复合材料用于制备生态基材，有降低土壤密度、增大土壤孔隙率、改善土壤稠度的作用，增强生态护坡基材的保肥、保水的性能。
2、本发明的目的通过以下技术方案实现：
3、一种改性凹凸棒石的制备方法，包括如下步骤：
4、（1）取生物炭和氢氧化钾，加水搅拌，然后抽滤，产物依次经烘干、研磨后过筛，得到粉末；
5、koh主要起到活化作用，与生物炭中的活性含氧物质发生反应，koh 完全转化为k2co3，导致形成大量的气态产物和酚类，增加生物炭中含氧量与比表面积。
6、（2）将步骤（1）粉末与凹凸棒石粉末混合，在保护气体氛围下进行热解反应，反应结束后洗涤产物至ph=6.5~7.0，得到凹凸棒基生物炭；
7、（3）在凹凸棒基生物炭中加入氯化铁溶液和硫脲溶液，然后超声搅拌后烘干，将产物在保护气体氛围中煅烧，然后与水混合，调节体系ph为6.5~7.5并静置，最后洗涤后干燥，即制备得到改性凹凸棒石，即水热法铁改性凹凸棒石。
8、步骤（3）中，硫脲与氯化铁具有协同活化作用。
9、优选的，步骤（1）中，生物炭和氢氧化钾的质量比为1：3。
10、优选的，步骤（1）中，水的加入量与koh的质量比为5：3。
11、优选的，步骤（1）中，烘干的温度为80℃。
12、优选的，步骤（1）中，过筛的孔径为0.42mm。
13、优选的，步骤（1）中，生物炭的制备方法如下：油菜秸秆、马铃薯、玉米秸秆、椰子壳、核桃壳和栗子壳中的至少一种经高温裂解制得；生物质炭粒度为200~400目。
14、优选的，步骤（2）中，凹凸棒石粉末使用前过孔径为0.42mm的筛子。
15、优选的，步骤（2）中，凹凸棒石粉末与步骤（1）的粉末的质量比为1：1~2。
16、优选的，步骤（2）中，保护气体为氮气。
17、优选的，步骤（2）中，热解反应的温度为450~550℃，热解的时间为1h。更优选的，热解反应的温度为500℃。
18、优选的，步骤（2）中，洗涤采用的是去离子水。
19、优选的，步骤（3）中，凹凸棒基生物炭与氯化铁溶液的质量比为1.6~2：5。
20、优选的，步骤（3）中，凹凸棒基生物炭与硫脲溶液的质量比为1~2：5。
21、优选的，步骤（3）中，氯化铁溶液的浓度为2mol·l-1。
22、优选的，步骤（3）中，硫脲溶液的浓度为1mol·l-1。
23、优选的，步骤（3）中，超声搅拌的温度为80℃。
24、优选的，步骤（3）中，烘干的温度为105℃。
25、优选的，步骤（3）中，保护气体为氮气。
26、优选的，步骤（3）中，煅烧的温度为700℃，煅烧的时间为2h。
27、优选的，步骤（3）中，调节体系ph的方式为：通过加入naoh溶液来调节。
28、优选的，步骤（3）中，静置的时间为24h。
29、优选的，步骤（3）中，干燥的温度为50~70℃。
30、上述改性凹凸棒石的制备方法制备得到的改性凹凸棒石。
31、一种河岸生态基材，由包括以下质量份的组分制备得到：100~120份种植土、3~6份上述改性凹凸棒石、1~3份沸石基复合材料、0~3份生物炭、1~3份水泥、1~2份绿化添加剂和5~10份有机物料。
32、优选的，沸石基复合材料按照如下制备方法制得：将沸石和凹凸棒石研磨，过2mm孔径筛后混合，掺入水泥和发泡剂制成毛坯，于蒸汽箱中养护24h即可，其中，沸石、水泥和凹凸棒石的质量比为5~10：1~3：1~3。
33、沸石基复合材料具有比表面积大、孔隙丰富、吸附位点多，离子交换性能好的特点，吸附nh4+-n效果好。
34、优选的，发泡剂为碳酸盐，更优选的，碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁和碳酸氢钠中的至少一种。发泡剂能调节材料的孔隙率和孔径大小，有效降低液体的表面张力，提高目标材料的表面活性。
35、优选的，发泡剂的加入量占沸石、水泥和凹凸棒石总质量的0.10%~0.15%。
36、优选的，养护的环境温度为60℃，湿度为90%。
37、优选的，生物炭的制备方法如下：油菜秸秆、马铃薯、玉米秸秆、椰子壳、核桃壳和栗子壳中的至少一种经高温裂解制得；生物质炭粒度为200~400目。
38、优选的，水泥为p.o 42.5级普通硅酸盐水泥。
39、优选的，绿化添加剂为硫酸亚铁，在不显著影响基材强度的基础上调节水泥水化产生的碱性环境，使其适宜植物与功能性微生物的生存与繁衍。
40、优选的，有机物料为大豆粉粒，粒径为2mm，主要成分有豆粉、玉米粉、鱼骨粉、中药渣。
41、上述河岸生态基材的制备方法，包括以下步骤：将种植土晒干、捣碎、过筛，去除粗颗粒；按照比例称取改性凹凸棒石、生物炭、沸石基复合材料、水泥和绿化添加剂，加水与种植土一起混合均匀，得到初始改良物；最后加入有机物料即可。
42、优选的，加水的量根据实际情况来定，加水后河岸生态基材的含水率为15~20%。
43、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
44、（1）本发明所述水热法铁改性凹凸棒石具有独特的层链状结构和棒状晶体，对环境中的污染物能够起到吸附、络合和离子交换的作用。其由大量sio2和al2o3矿物组成，可与生态护坡基材中水泥水化产生ca(oh)2发生二次水化反应，生成低ca/si 比的水化硅酸钙，生成水化硅酸钙（c-s-h）与水化铝酸钙（c-a-h），对基材产生二次强化，提高基材粘结力强度；同时还可以提升凹凸棒土的反应活性与中和水泥碱性对植被生长的不良影响。
45、本发明通过与生物炭热共解作用使得凹凸棒石均匀分散于生物炭表面，形成较高阴离子交换能力的复合材料，具有较强的吸附和固持土壤中氮、磷的能力。
46、（2）本发明所述生物质炭的粒径在200~400目之间，能提高土壤对磷的最大吸附量，并能降低了土壤磷解吸率。具有较强的填充效应，可增强生态护坡基材的团聚效应，具有比表面积大、孔隙结构丰富及离子吸附交换能力强的优点。生物质炭被认为是潜在的土壤改良剂，其有降低土壤密度、增大土壤孔隙率、改善土壤稠度的作用，增强生态护坡基材的保肥、保水性能。
47、（3）本发明所述沸石基复合材料进一步提高了沸石的吸附容量、孔隙比与比表面积，使其具有优异吸附nh4+-n的性能，且成本低廉，分布广泛，无毒无害，离子交换性能好。
1.一种改性凹凸棒石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述改性凹凸棒石的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述生物炭和氢氧化钾的质量比为1：3；
3.根据权利要求1所述改性凹凸棒石的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）所述保护气体均为氮气；
4.根据权利要求1所述改性凹凸棒石的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述凹凸棒基生物炭与氯化铁溶液的质量比为1.6~2：5；
5.权利要求1~4任一项所述改性凹凸棒石的制备方法制备得到的改性凹凸棒石。
6.一种河岸生态基材，其特征在于，由包括以下质量份的组分制备得到：100~120份种植土、3~6份如权利要求5所述改性凹凸棒石、1~3份沸石基复合材料、0~3份生物炭、1~3份水泥、1~2份绿化添加剂和5~10份有机物料。
7.根据权利要求6所述河岸生态基材，其特征在于，所述沸石基复合材料按照如下制备方法制得：将沸石和凹凸棒石研磨，过筛后混合，掺入水泥和发泡剂制成毛坯，然后于蒸汽箱中养护即可，其中，沸石、水泥和凹凸棒石的质量比为5~10：1~3：1~3。
8. 根据权利要求7所述河岸生态基材，其特征在于，所述发泡剂为碳酸盐，所述水泥为p.o 42.5级普通硅酸盐水泥；
9.根据权利要求8所述河岸生态基材，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁和碳酸氢钠中的至少一种；
10.权利要求6~9任一项所述河岸生态基材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照比例称取所述改性凹凸棒石、生物炭、沸石基复合材料、水泥和绿化添加剂，加水与种植土一起混合均匀后，得到初始改良物，然后加入有机物料即可。
