[发明专利]冻融环境同步处理镉砷的富铁磁性生物炭的制备方法及应用

说明书

本发明涉及生物炭制备技术领域，具体涉及一种富铁磁性生物炭的制备方法及所得富铁磁性生物炭在吸附重金属污染中的应用。将磁性生物炭浸入FeCl₃溶液中，搅拌条件下将体系pH值调节至7‑12，而后室温下静置24‑36h，过滤，烘干即得富铁磁性生物炭。本发明改性后的生物炭可以实现土壤重金属Cd‑As复合污染同步稳定化修复。且改性后生物炭适用性更强，在土壤不同含水率条件下，富铁磁性生物炭仍对Cd‑As有着较佳的稳定效果；在经过冻融作用后，仍可降低土壤中30％以上Cd‑As有效态含量。

技术领域

本发明涉及生物炭制备技术领域，具体涉及一种冻融环境同步处理镉砷的富铁磁性生物炭的制备方法及所得富铁磁性生物炭在吸附重金属污染中的应用。

背景技术

重金属镉(Cd)和砷(As)是两种毒性较强且易被农作物吸收富集的两种元素，由于Cd和As在土壤中化学性质不同及赋存形态的差异，使得在治理过程中常常顾此失彼，难以做到共同修复。

目前土壤重金属修复方法可以分为化学修复、物理修复、生物修复，化学修复中固化-稳定化技术是目前较为成熟且应用广泛的一种修复技术，其原理是向污染土壤投加一些吸附或惰性材料，使重金属被包裹固定，由此或可改变重金属的赋存形态，进而降低其生物有效性。

生物质炭是土壤重金属稳定化修复中常用的材料，但是原始的生物碳往往吸附能力有限，虽然对土壤中Cd的稳定的效果不错，但对As效果不佳。要做到Cd-As的同步修复，还需对生物碳进行改性处理。目前含铁材料已广泛应用于土壤As污染修复，例如含FeCl₃、FeCl、FeO、Fe₂O₃材料可促进不稳定状态的As向稳定状态转移，所以将生物炭与铁元素相结合，对稳定化修复土壤Cd-As复合污染至关重要。

目前磁性生物炭多用于水体中的重金属污染修复，例如水体系统中镉砷复合污染，但磁性生物炭是由生物质材料改性而来，生物质材料孔隙结构有限，所以磁性生物炭含铁量较低、比表面积较小，对砷元素的吸附量相对较差。同时其较少应用于土壤重金属，且土壤环境中理化性质较为复杂，要实现土壤重金属镉砷同步修复也较为困难。同时，东北地区低温冻融影响，很多重金属稳定化材料的长期效果保持还不能保障。综上，本发明针对土壤环境中Cd-As复合污染，对磁性生物炭进一步进行优化改进。

发明内容

有鉴于此，以便解决土壤重金属Cd-As复合污染问题，并提高稳定化效率提供一种富铁磁性生物炭的制备方法及应用。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案为：

一种富铁磁性生物炭制备的方法，将磁性生物炭浸入FeCl₃溶液中，搅拌条件下将体系pH值调节至7-12，而后室温下静置24-36h，过滤，烘干即得富铁磁性生物炭。

所述磁性生物炭与FeCl₃溶液固液比为1:10-1：20；其中，FeCl₃溶液浓度为0.3-0.5mol·L^-1。

所述体系经浓度为0.5mol·L^-1的NaOH溶液调节至7-12。

所述磁性生物炭为将秸秆粉末浸入含Fe²⁺和Fe³⁺的溶液中，搅拌条件下将体系pH值调节至7-12，而后密封于60℃水浴2-4h，室温下静置24-36h，洗涤后过滤烘干；将烘干后生物质材料在无氧条件下热解，冷却后即得磁性生物炭。

所述秸秆粉末与含Fe²⁺和Fe³⁺的溶液的固液比为1：20-1：40。