[发明专利]一种利用芬顿氧化去除生物炭中USEPA PAHs的方法

说明书

本发明公开了一种利用芬顿氧化试剂去除生物炭中USEPA PAHs的方法，属于环境工程技术领域。本发明所述方法是将生物炭与芬顿试剂按照1(g):20(ml)比例混合后，避光振荡24h，即可去除生物炭中USEPA PAHs。该方法能够有效的去除生物炭中USEPA PAHs，降低生物炭还田风险，减小生物炭中PAHs对环境和人类健康危害，去除率高达96％以上，具有环保、高效的特点。

技术领域

本发明涉及环境保护和环保生物炭制备技术领域，具体涉及一种利用芬顿氧化去除生物炭中USEPA PAHs的方法。

背景技术

生物炭是指生物质在厌氧或限氧的条件下，在一定温度下制备的一种高度炭化含芳香环的有机炭化固体物。研究表明，生物炭农用不但可以提高作物产量，减少温室气体排放，同时还可作为肥料缓释载体及二氧化碳封存剂。

然而，由于生物炭制备过程中处于氧气供应不足或厌氧的环境中，生物炭烧制过程中生物质的不完全燃烧不可避免产生多环芳烃。研究表明生物炭中含有大量的PAHs，其含量分别为22μg/g(草炭)和5.9μg/g(木炭)(Keiluweit M et al,Environ.Sci.Technol,46(17),9333)；Freddo A(2012)研究表明，红木、水稻秸秆、竹子经厌氧烧制后得到生物炭中PAHs含量为0.08mg/kg-8.7mg/kg(Environ.Pollut,2012,171(4):18-24)。由于多环芳烃进入环境后很难被降解，属于环境的持久性有机污染。生物炭目前被广泛作为土壤改良剂施入农田中，生物炭中PAHs经过一定的土壤化学物理过程，生物炭PAHs可能会转移至土壤中，M等(2016)研究表明，与不施用生物炭相比，当生物炭添加量为30和45吨每公顷时，土壤中的PAHs含量分别增加了0.287mg/kg和1.071mg/kg(Chemosphere,2016,146:272-279)。土壤中的PAHs可通过植物根系吸收进入农作物中，造成植物中PAHs积累，Khan A等(2015)研究表明，以生物炭为介质种植生菜，与不添加生物炭相比，生菜中PAHs含量最高可增加77.8ng/g(J Agric Food Chem,2015,63(5):1648-57)。

经检索发现，现有技术中，控制和去除生物炭制备过程中多环芳烃产生的方法(201510217733.5)，利用有机废弃物制备生物炭，然后将生物炭与具有PAHs降解效能的功能菌混合。但该技术并未指出其对生物炭中PAHs的去除效果，且制备生物炭pH较高，对微生物生长具有一定的抑制作用，降低对生物炭中的PAHs去除效果。

发明内容

本发明旨在填补利用芬顿氧化去除生物炭中USEPA PAHs的方法应用的空白，目的是提供一种利用芬顿试剂的氧化作用，将生物炭中PAHs氧化降解，该技术可用于环保生物炭的生产，保障生物炭还田后农产品的安全性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用芬顿氧化去除生物炭中USEPA PAHs的方法，包括以下步骤：

步骤一、将植物残余废弃物风干、粉碎，得到的植物残余粉碎物放入坩埚中用锡箔纸密封，然后放入马弗炉中厌氧条件下炭化、冷却研磨、过筛得到植物残余生物炭；

步骤二、将生物炭与芬顿试剂按照1g:20ml的比例混合后移入50ml锥形瓶中，避光振荡24h；

步骤三、离心去除上清液，将固形物用水振荡15min，调整生物炭pH至中性，重复此步骤5次；

步骤四、将剩余固形物晾干后，即获得去除了USEPA PAHs的生物炭。

进一步地，在上述方案中，所述植物残余物为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆中的任意一种或几种的混合物。

进一步地，在上述方案中，待坩埚放入马弗炉后，将马弗炉温度快速升至600℃，厌氧热解4h，关闭电源，待马弗炉温度降至室温，取出坩埚得到植物残余生物炭。