[发明专利]用于氧化修复土壤水体有机污染的生物炭负载铁材料及其制备方法、应用

说明书

本申请提供一种用于氧化修复土壤水体有机污染的生物炭负载铁材料的制备方法，包括：磁性生物炭复合物制备步骤，将生物炭粉末悬浮分散在可溶性铁盐溶液中，搅拌条件下加入碱液反应生成沉淀，直至最终混合液pH值＝11～12，将所述沉淀依次进行分离、洗涤、干燥处理得到磁性生物炭复合物。该制备方法在生成Fe₃O₄的同时将Fe₃O₄沉淀到生物炭上，缩短了制备材料所需时间，步骤也更加简单，制得的生物炭负载铁材料可快速高效催化降解多环芳烃；本申请的土壤水体修复方法采用了上述生物炭负载铁材料活化双氧水氧化剂催化氧化PAHs，建立高效场地土壤污染修复体系，实验发现能达到高效修复多环芳烃土壤污染的目的。

技术领域

本发明属于土壤环境污染治理技术领域，涉及一种用于氧化修复土壤水体有机污染的生物炭负载铁材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着城市化进程加速和产业结构调整，因城市工业企业搬迁而遗留的污染场地已成为制约我国土地资源再利用的新环境问题，为了维护人们的健康、安全，有必要对工业污染场地进行修复。我国污染场地中污染物浓度高，特别是多环芳烃类污染物，该类化合物因其“三致”特性，严重危害人类及生态系统的安全，并且因其溶解度低、难降解、易吸附于土壤，成为持久性有机污染物。进而导致这些地块完全丧失生物生存的环境条件，难以实施微生物、植物等生态修复技术，急需发展土壤污染复的综合调控技术，以恢复其生产与生态功能，因此，急需开发经济、高效、绿色的物理化学综合修复治理技术，以保障土壤的快速修复，实现土地资源的持续利用。

污染场地土壤有机复合污染高效综合控制是保障土地资源再利用的关键所在。目前，国内外关于单一有机污染物在土壤修复研究报道较多，明确了这些污染物化学还原、氧化过程受控的主要因素。据美国EPA超级基金2005-2011年间场地修复统计，化学还原、氧化修复技术是最重要的修复技术之一，2010年42％的修复场地采用化学修复技术，并有呈逐年上升的趋势。

化学氧化修复的主流技术是高级氧化技术，常用的氧化药剂主要包括芬顿试剂、高锰酸钾、双氧水、过硫酸盐、过碳酸盐和臭氧等。但高级氧化修复技术存在一些问题：(1)氧化药剂的非靶向消耗，即自然界中、特别是土壤环境中存在丰富的天然有机质或者其他反应性物质，极易被优先氧化，导致氧化药剂使用效率低；(2)零价铁材料在催化过程中其表面会出现钝化现象，降低反应速率，如何提高铁的利用率成为当前研究的主要趋势之一；(3)纳米催化材料在饱和多孔介质中的迁移距离也较短，极大地限制了其在土壤污染治理中的应用；(4)土壤颗粒对有机污染物具有强的结合能力，导致目标污染物被锁定而反应活性降低，这一问题对于历史遗留污染物尤其突出。

化学修复催化材料研发是场地化学修复技术的核心。碳基材料由于其独特的性质可作为铁基材料载体，而生物炭是生物质在缺氧条件下热裂解产生的固体材料，具有高比表面积、多孔性和高度芳香化结构，在异相催化方面可作为铁基催化剂的载体，可增加铁、氧化剂、污染物等接触机会，提高反应效率。本领域内期待开发更多种类的炭负载铁材料，以实现高效修复场地土壤有机污染。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于氧化修复土壤水体有机污染的生物炭负载铁材料及其制备方法、应用，该材料在土壤自然条件下能发生类芬顿反应去除土壤中多环芳烃污染物，可用于土壤修复。

为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种用于氧化修复土壤水体有机污染的生物炭负载铁材料的制备方法，包括：

磁性生物炭复合物制备步骤，将生物炭粉末悬浮分散在可溶性铁盐溶液中，搅拌条件下加入碱液反应生成沉淀，直至最终混合液pH值＝11～12，将所述沉淀依次进行分离、洗涤、干燥处理得到所述磁性生物炭复合物，即生物炭负载铁材料。

上述用于氧化修复土壤水体有机污染的生物炭负载铁材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述制备方法还包括：