[发明专利]一种基于废弃生物质的PCBs污染土壤原位修复剂的制备和使用方法

说明书

本发明结合土壤PCBs污染严重及我国废弃生物质数量巨大的现状，确立了一种适用于以废弃生物质为原材料制备环境友好的PCBs污染土壤原位修复剂的新工艺,包括以下步骤：1)将生物质、水与铁盐混合后进行水热共处理制备铁负载的水热炭；2)铁负载的水热炭进行高温热处理后即得。本发明以废弃生物质为碳源制备PCBs污染土壤原位修复剂，制备过程简单，不仅可以实现土壤中PCBs的快速高效脱氯降解，同时该修复剂具有绿色、环保、价格低廉等特点。

技术领域

本发明涉及废弃生物质处理处置，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物资源化利用新技术，尤其适合于数量巨大的秸秆等废弃生物质的高附加值资源化利用。

背景技术

PCBs是一种典型的持久性有机污染物(POPs)，能通过生物链富积、浓缩和放大进入动物体和人体，对皮肤、肝脏、胃肠系统、神经系统、生殖系统、免疫系统的病变甚至癌变都有诱导效应。PCBs的急性毒性很低，但是人类如果长时间暴露在低剂量环境中就可能导致增生反应、内分泌紊乱、肝中毒、生殖系统中毒以及致癌作用。在工业发达国家和地区已经形成社会公害，如：发生在日本北部九州县和中国台湾的米糠油事件。进入环境中的PCBs由于受气候、生物、水文、地质等因素的影响，土壤是最终的主要储存场所之一。由于PCBs的巨大的潜在危害性，PCBs污染土壤的修复技术越来越引起全球范围内的高度重视。目前的PCBs污染土壤修复方法主要包括生物原位修复和化学热解修复法。生物修复方法存在的问题是PCBs强的疏水性导致生物降解效率不高；另外，高Cl取代的PCBs生物降解还存在很大的困难。热解法即高温破坏法主要包括焚烧热解法，电弧热解法，超声波辐射法，等离子体电弧法，熔融铅法和熔融铝法等。热解法处理PCBs的降解破坏率基本可达99％以上，其中焚烧法处理范围很广，特别对高浓度污染土壤。但是，热解法处理费用普遍较高，基本都不适用于低浓度污染土壤的处理。到目前为止还缺乏针对PCBs污染土壤的低廉、绿色的原位修复剂。将废弃生物质转化为炭化功能材料进行污染土壤的修复与改良，具有重要的现实意义。本发明以可再生的废弃生物质为原料制备绿色、低廉的PCBs污染土壤原位修复剂，在提高土壤修复效率、降低土壤修复剂生产成本的同时也为大量废弃生物质找到了一条行之有效的高附加值利用技术。

发明内容

本发明针对我国土壤PCBs污染严重，现有PCBs污染土壤修复效率低、费用昂贵等现状，结合我国废弃生物质资源丰富的优势，确立了一种以废弃生物质为原料制备PCBs污染土壤原位修复剂的新工艺。具体工艺包括：将废弃生物质与醋酸铁混合后在一定条件下进行水热处理，然后炭化后的固体产物再在惰性氛围中进行高温热处理。

一种基于废弃生物质PCBs污染土壤原位修复剂的制备方法，其特征在于：将废弃生物质、醋酸铁与水混合后进行水热炭化转化为铁负载水热炭，然后将铁负载水热炭在惰性氛围中进行高温热处理，制备得到所述的PCBs污染土壤原位修复剂。

所述的水热炭化步骤为，首先将废弃生物质与醋酸铁混合，进行水热炭化处理，制备铁负载水热炭，废弃生物质干基质量与醋酸铁的质量比为1:1-10:1；废弃生物质(干基)与水质量比为1:5-1:10。

所述的水热炭化处理步骤中，水热温度为180-230℃,水热处理时间为30-90min。

所述的铁负载水热炭在氮气氛围中以5℃/min升温速率生至500-800℃,处理时间30-90min。

所述的废弃生物质为秸秆、畜禽粪便等生物质废弃物。

上述方法制备得到基于废弃生物质PCBs污染土壤原位修复剂。

由此得到的土壤修复剂可以对土壤中PCBs原位快速高效降解脱氯。该工艺的制备效果受水热处理温度、水热处理时间、醋酸铁的加入量、高温热处理条件等因素的影响。

本发明的优点如下：