[发明专利]一种镉污染土壤修复用生物质炭及其制备方法和系统

说明书

本发明公开了一种镉污染土壤修复用生物质炭及其制备方法和系统，其修复系统包括重金属固定机构、温室机构、恒温水循环机构和控制机构；重金属固定机构包括主箱体以及在主箱体内自下而上设置的恒温储水窖、吸水基质层、污染土壤贮存层和生物质炭固定层，吸水基质层由镉污染土壤修复用生物质炭以及硅藻土复混构成；温室机构包括温室箱体、基质材料层以及观赏植物；恒温水循环机构包括恒温水箱、连接恒温水箱和恒温储水窖的进水管、以及连接温室箱体和恒温水箱的冷凝管；控制机构能够控制恒温水循环机构为恒温储水窖提供恒温水。本发明能充分浸润、解离污染土壤层的镉，并被生物质炭吸附、固定去除，有利于镉污染土壤的高效修复。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种镉污染土壤修复用生物质炭及其制备方法和系统。

背景技术

随着工农业生产和经济社会的不断发展，农田土壤重金属与塑化剂类有机物污染日趋突出。中国科学院研究指出，我国粮食主产区耕地土壤重金属污染呈上升趋势，近20年点位超标率从7.16%增加至21.49%，部分矿区附近污染耕地超标率甚至重达93.75%。

传统的镉污染土壤修复一般采用冲洗土壤或化学试剂淋洗的方式，虽然有一定的修复效果，但是其缺点显著。如：公布号为CN 111790742 A的发明专利申请公开了一种农田土壤镉污染修复装置，采用冲洗土壤的方式修复，泥土沾水后变粘稠、易结块，影响冲洗难度和效果，同时冲洗土壤会破坏土壤结构、造成土壤营养元素流失，并且冲洗土壤需要消耗大量水资源造成净化成本增加，部分土壤还会随水流流失影响修复效果。如：公布号为CN104226680 A的发明专利公开了一种镉污染土壤的修复装置，采用化学淋洗的方式修复，易造成化学试剂残留，造成突然的二次污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种镉污染土壤修复用生物质炭及其制备方法和系统，能充分浸润、解离污染土壤层的镉，并被生物质炭吸附、固定去除，有利于镉污染土壤的高效修复。

本发明提供了如下的技术方案：

一种镉污染土壤修复用生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

将农业生物质棉秆粉加入去离子水中，搅拌均匀后滴加浓磷酸，经超声浸渍、加热搅拌、粉碎和过筛后，得到预处理秸秆粉料；

将预处理秸秆粉料和三聚氰胺混合并研磨均匀后放入管式碳化炉中进行碳化，冷却，得到镉污染土壤修复用生物质炭。

进一步的，所滴加的浓磷酸的质量分数为82~87%，在超声波中振荡浸渍25~35min，再加热至140~160℃下搅拌反应11~13h得到固体反应物，所述固体反应物经粉碎后过40~60目筛。

进一步的，所述预处理秸秆粉料和三聚氰胺按（23~25）：（5~7）的质量比混合并研磨均匀后放入管式碳化炉中，在氮气氛围下升温至800℃，碳化1~2h，再升温至900℃，气氛更换为氨气，碳化1~3h，停止通入氨气；再通入氮气，冷却降温至室温。

一种镉污染土壤修复用生物质炭，采用所述的镉污染土壤修复用生物质炭的制备方法制备获得。

一种镉污染土壤修复系统，包括重金属固定机构、温室机构、恒温水循环机构和控制机构；

所述重金属固定机构包括主箱体以及在主箱体内自下而上依次设置的恒温储水窖、吸水基质层、污染土壤贮存层和生物质炭固定层，所述吸水基质层由所述的镉污染土壤修复用生物质炭以及硅藻土复混构成；

所述温室机构包括与主箱体相连的温室箱体、设于温室箱体内的基质材料层以及生长于基质材料层上的观赏植物，所述基质材料层设于生物质炭固定层上方；

所述恒温水循环机构包括恒温水箱、连接恒温水箱和恒温储水窖的进水管、以及连接温室箱体和恒温水箱的冷凝管；

所述控制机构与恒温水循环机构相连，且能够控制恒温水循环机构为恒温储水窖提供恒温水。