[发明专利]一种秸秆改性生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种秸秆改性生物炭及其制备方法以及在铅污染物治理中的应用，将稻草秸秆粉碎并烘干，过筛处理，制得稻草秸秆粉末；将稻草秸秆粉末与粉末状的氢氧化钙机械混合均匀，在缺氧条件下经过热解、恒温、冷却后得到所述秸秆改性生物炭；所述秸秆改性生物炭对废水中铅的吸附率大于99％；对底泥中的铅在18h降到国家标准5mg/L以下，并能长期固化底泥中的铅；本发明简化了生物炭的制备步骤，提供的秸秆改性生物炭是一种理想的低成本水体及底泥重金属污染修复剂，具有很好的推广和使用价值。

技术领域

本发明属于环境修复领域，具体涉及一种秸秆改性生物炭用于吸附水体或固化底泥中铅的应用。

背景技术

由于工业污染和人类活动的排放，铅污染已经成为水体和底泥中重要的环境问题，并对生态环境产生了严重的影响。因此，需要对污染物进行有效的治理和修复。

近年来，生物炭作为废水中污染物的吸附剂被广泛研究。生物炭是由农业废弃物在缺氧条件下热解炭化生成的一类高度芳香化难熔性高聚物，其对重金属表现出强的吸附作用，但去除效率有限，通常对生物炭进行改性以提升其去除污染物的能力。改性后的生物炭具有良好的孔隙结构、丰富的表面官能团、较大的比表面积和微孔结构，改性生物炭因其特有的性质，通过静电吸附、离子交换、表面络合和共沉淀等方式能有效降低水体和底泥中重金属的毒性和活性，起到修复水体及底泥的作用。

稻草秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆、谷壳等诸多农业废弃资源均可作为生物炭的制备原材料，此类资源丰富、成本低廉、具有环境友好性，但利用率极低，绝大部分作为廉价燃料焚烧或任意排放不仅造成资源浪费，还产生严重的环境污染。本文按照废物资源化利用的思路，利用稻草秸秆为原材料制备生物炭，以及对稻草秸秆进行改性，通过比对试验，分析生物炭及改性生物炭对水体及底泥中铅的去除能力，推广应用到重金属的环境综合治理。

发明内容

针对改性生物炭对污水或底泥中铅的应用吸附效果，本发明提供了一种秸秆改性生物炭，具体的技术方案如下：

一方面，本发明实施例公开了一种秸秆改性生物炭，由稻草秸秆与氢氧化钙经热处理制备而成，所述秸秆改性生物炭对废水中铅的吸附率大于99％，所述秸秆改性生物炭对底泥中的铅在18h降到国家标准5mg/L以下。

所述改性生物炭对污水中铅的吸附率是通过对铅的平衡吸附能力得出，对底泥中铅的浸出是通过TCLP(固体废物毒性浸出实验)测定得出。

另一方面，本发明实施例公开了一种秸秆改性生物炭的制备方法，具体的步骤为：

将稻草秸秆粉碎并烘干，过筛处理，制得稻草秸秆粉末；

将稻草秸秆粉末与粉末状的氢氧化钙机械混合均匀，在缺氧条件下经过热解、恒温、冷却后得到所述秸秆改性生物炭。

进一步的，所述稻草秸秆粉末与所述氢氧化钙质量比为3-5:1；在一优选的实施例中，所述稻草秸秆粉末与所述氢氧化钙质量比为4:1；所述氢氧化钙为分析纯，通过商购方式获得。

进一步的，所述缺氧条件下经过热解、恒温、冷却的具体方法为：

通30-60min的氮气，以排空空气，热解为程序升温，以5℃/min速度升温至460-500℃，然后恒温保持1.5-2h，再之后冷却至室温。

在一优选的实施例中，所述缺氧条件下经过热解、恒温、冷却的具体方法为：通30min的氮气，以排空空气，热解为程序升温，以5℃/min速度升温至500℃，然后恒温保持1.5h，再之后冷却至室温。

进一步的，所述稻草秸秆粉末的目数为80～100目。