[发明专利]一种生物质炭基土壤修复剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复领域，涉及一种生物质炭基土壤修复剂，还涉及该种生物质炭基土壤修复剂的制备方法。

背景技术

土壤污染已成为世界性问题，有机物污染尤其是持久性有机污染物污染是土壤污染的一个主要类型。据初步统计，目前我国受到农药等有机物污染的耕地至少有1300～1600万公顷，且呈日趋加剧的态势。土壤污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此土壤污染的治理已经刻不容缓。

生物质炭的多孔结构和表面丰富的含氧官能团使得生物质炭具有较强的吸附有毒物质的能力。研究表明将生物质炭施与土壤，可以吸附土壤中多种农药和多氯联苯等有机污染物，降低这些污染物在土壤中的化学活性和毒性。但是生物质炭在土壤中的吸附达到了饱和后，生物质炭吸附污染物的能力将下降或不再有吸附污染物能力。而二氧化钛是一种应用广泛的光催化剂和催化剂载体，具有很强的光催化氧化作用，可在光照的条件下将有机污染物彻底降解为水和二氧化碳。

因此，若基于生物炭的吸附性和稳定性以及二氧化钛的光催化氧化降解有机物特性，将光催化氧化剂负载于生物质炭基上，其光催化氧化性能可将吸附于生物质炭表面的有机污染物降解，而使生物质炭的吸附活性得到再生，生物质炭吸附土壤中有机污染物的能力得以延续和强化。同时也防止了二氧化钛单独使用的流失问题。因此，本项发明在有机物污染土壤的修复方法有良好的应用前景。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺陷，旨提供一种生物质炭基土壤修复剂，兼具生物质炭和二氧化钛双重的特性，并且两者互相强化，实现了生物质炭吸附-光催化氧化降解联合去除土壤中有机污染物。

本发明的另一个目的，是提供该种生物质炭基土壤修复剂的制备方法，制备方便，条件简单，安全可靠。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种生物质炭基土壤修复剂，包括光催化氧化剂和载体，光催化氧化剂为二氧化钛，载体为生物质炭；二氧化钛的质量是载体质量的5～10%。

本发明的生物质炭基土壤修复剂中，生物质炭具有吸附有机污染物的能力。二氧化钛具有光催化氧化降解有机物的特性，二氧化钛可将吸附于生物质炭表面的有机污染物降解。施与田间，强化了普通生物质炭土壤修复剂的功效，特别适用于修复有机物污染土壤。

一种生物质炭基土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

A.粉碎原料：将生物质原料粉碎至40～100目；生物质原料粉碎至40～100目时，粉碎的颗粒再大，二氧化钛负载量下降，颗粒再小时，粉碎工序的成本增高。

B.生物质材料的制备：将粉碎后的生物质原料，加入到锐钛矿型纳米二氧化钛水分散液中，浸渍后，经过过滤、干燥，得到生物质材料；生物质材料为以木本植物、禾本植物和藤本植物及其加工剩余物和废弃物为原材料。二氧化钛具有光催化氧化降解有机物的特性，可在光照的条件下将有机污染物彻底降解为水和二氧化碳。

C.生物质炭基土壤修复剂的制备：将生物质材料加入到热解反应器中，在无氧条件下，升温至350～550℃，进行热解炭化反应，反应10～60min，得到生物质炭基土壤修复剂。得到生物质炭基土壤修复剂为结构疏松的生物质炭基土壤修复剂。该技术克服了传统采用先制备负载材料，再与二氧化钛前驱体一起制备负载二氧化钛炭材料的复杂性，简化了制备工艺，提高了生物质炭的产率。

作为优选，步骤C中，得到生物质炭基土壤修复剂中二氧化钛的质量是载体质量的5～10%。

作为优选，步骤A中，生物质原料为含木质素的原料。生物质原料经过热解炭化处理，得到生物质炭。生物质炭的多孔结构和其表面丰富的含氧官能团，使得生物质炭具有较强的吸附有毒物质的能力。

作为优选，生物质原料为农作物秸秆、竹木废弃物或木材废弃物中的一种或几种。生物质原料选用农作物秸秆、竹木材废弃物和木材废弃物，综合利用了生物质废弃物，避免了资源浪费。

作为优选，步骤B中，锐钛矿型纳米二氧化钛水分散液的浓度为10～30wt%。二氧化钛的分散液浓度太低，在粉碎后的生物质原料上的负载量较低，且负载时间较长；二氧化钛的分散液浓度太高，则产品价格偏高。

作为优选，步骤C中，无氧条件为隔绝空气或通入惰性气体保护的条件。生物质热解是生物质在完全缺氧条件下，产生液体、气体、固体三种产物的生物质热降解过程。目前工业上惯用的无氧条件通过隔绝空气或者通入惰性气体保护来实现。