[发明专利]一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭及其制备方法和应用，属于植物型生物炭制备领域。本发明以杂草类植物‑商陆作为原材料，通过将新鲜植物经粉碎、烘干、土壤掩埋压实、高温炭化、冷却干燥、去除杂质、研磨过筛得植物型生物炭。该生物炭炭化率高、炭化率可达36.70％，对重金属Cd吸附效果好，吸附率可达90.16％，且易于与处理完的废水进行固液分离。原材料价廉易得，且将无经济价值的杂草类植物资源化利用，为去除重金属Cd污染的水体提供了一种高效、清洁、廉价的方法。

技术领域

本发明涉及一种可高效吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭及其制备方法和应用，属于植物型生物炭制备领域。

背景技术

通古至今，生物炭有很多种类，其主要可以分为两大类，即植物炭和动物炭。植物炭例如木炭、秸秆碳、果壳炭；动物炭例如动物骨骼炭、动物粪便炭。碳、氢、氧等元素构成了生物炭的主要部分，其中主要是碳元素占70～80％。水体中的重金属可以通过物理方法和化学方法去除。但化学方法往往会给水体增加一些不必要的化学元素。物理吸附能够吸附水中的微小粒径的杂质，方法更加简单，环保。生物炭之所以能够吸附重金属污染的水体中的重金属，其主要原因是由于其特定的结构和理化性质。从理化性质上看，生物炭因具有显著的多孔性质，从而具有比表面积、孔融、表观密度等大的特点，而这些特点构成了生物炭具有吸附性的必要条件。

商陆这种植物生命力旺盛，生长速度快、生长条件要求不高，易成活，在草丛中随处可见。但并不以其作为绿色植物景观，甚至在丛林中作为杂草存在。有时为了提高景观的美感常需要将其清理掉。清理掉或失去了观赏价值后干枯的商陆植株最后作为垃圾被燃烧处理。这就造成了空气颗粒物增加，给空气清洁增加了负担，而且在作为垃圾处理时给环境造成了很大负担，如果能将这些废弃的植物体重复利用，即达到资源循环利用的效果，同时又可以减少为得到一定量的炭所损伤的其他树木的量，实现资源的有效配置。而以商陆为原料制备植物型生物炭还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单，资源来源广泛，可高效吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭。

本发明采用的技术方案是：一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，制备方法包括如下步骤：将新鲜植物经粉碎、烘干、土壤掩埋压实、高温炭化、冷却干燥、去除杂质、研磨过筛得植物型生物炭。

进一步的，上述的一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，所述新鲜植物为商陆。

更进一步的，上述的一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，所述新鲜植物为商陆茎、商陆杆和商陆根的一种或二种以上的混合。

进一步的，上述的一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，所述粉碎为，将植物切成2～4cm长度。

进一步的，上述的一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，所述烘干为60～75℃下烘干12～16h。

进一步的，上述的一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，所述土壤掩埋压实是：将粉碎烘干后的植物置于坩埚中，然后向坩埚中装满土壤将植物掩埋并压实。更进一步的，所述土壤是经过70～80℃烘干20～24h的土壤。

进一步的，上述的一种吸附水体中重金属Cd的植物型生物炭，所述高温炭化是，于550～650℃下炭化40～50min。

上述的植物型生物炭在吸附水体中重金属Cd中的应用。

进一步的，上述的应用，方法如下：于含有重金属Cd的水体中加入上述的植物型生物炭，吸附50～70min。

更进一步的，上述的应用，方法如下：调节水体中Cd离子的浓度为10～20mg/L，调节pH值为10，按料液比1g:(50～500)mL加入上述的植物型生物炭，吸附60min。

本发明的有益效果是：