[发明专利]一种复合重金属钝化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合重金属钝化剂及其制备方法，该方法包括步骤：(1)将3‑6份甘蔗渣和1‑2份骨粉研磨粉碎后混合，过筛，放入密闭焚烧炉，隔绝空气加热，制成生物炭；(2)将生物炭取出，放入溶剂中常温浸泡并搅拌，取出过滤，保留残渣进行风干；(3)将风干后的生物炭放入无机酸中，密闭加热，期间不断搅拌，取出过滤，将残渣烘干至恒重，然后再次研磨粉碎、过筛，制成复合重金属钝化剂。本发明通过骨粉改性生物炭得到的复合重金属钝化剂具有良好的钝化土壤重金属效果，且能实现多种土壤重金属的同步钝化，同时还可提高土壤pH和有效磷含量。

技术领域

本发明涉及生物炭修复土壤技术领域，更具体地涉及一种复合重金属钝化剂及其制备方法。

背景技术

采矿、工业“三废”排放、污水灌溉以及农药、化肥的不合理施用引发土壤重金属污染。土壤中的重金属不仅会影响农作物的产量和质量，同时也会经由地下水和食物链而进入人体，影响人类机体健康。重金属污染具有长期性、隐蔽性、不可降解等特征，因此难以从污染土壤中移除。为了更好地治理并利用好污染农田，一般采用化学钝化技术来治理农田土壤重金属污染土壤。重金属化学钝化技术是通过添加外源有机/无机化合物，改变土壤中重金属的化学形态，降低其生物有效性和移动性，从而降低土壤重金属污染带来的生态风险和健康风险。

生物炭(Biochar)是生物质在完全或部分缺氧的条件下经热解产生的碳质材料，其原材料来源广泛、制备容易。而且生物炭本身具有改良土壤、钝化重金属等功能，因此生物炭的生产和制备方法一直备受关注。目前制作生物炭制作方法较为驳杂，裂解温度为140-800℃不等，选用原材料包括植物残体以及动物粪便等，各种制成的生物炭效果也不一而足。目前，生物炭的制备存在以下缺陷：其一，大部分生物炭的制备多采用秸秆、餐厨垃圾、园林废弃物、果皮垃圾等为原材料，制备出的生物炭具有一定的重金属钝化能力，但相对较弱，导致实际使用中用量较大，成本高昂；其二，生物炭本身在裂解过程中需要一定的温度，如果在此过程中添加一些材料，可能会影响到生物炭的功能，有些可能是有益于提高生物炭效果，有的可能会抑制生物炭效果；其三，使用原料混杂，由于不同生物材料制成的生物炭效果有一定的差异性，使用多种生物材料混合在一起会导致无法保证生物炭对土壤重金属的修复效果；其四，多数的材料都是在生物炭制成后与生物炭通过物理方法机械混合，没有从根本上改良生物炭性质。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种复合重金属钝化剂及其制备方法，制得的复合重金属钝化剂具备重金属钝化和土壤改良功能，对土壤重金属的固定效果良好。

为了实现上述目的，本发明公开了一种复合重金属钝化剂的制备方法，包括步骤：

(1)将3-6份甘蔗渣和1-2份骨粉研磨粉碎后混合、过筛，再放入密闭焚烧炉，隔绝空气加热，制成生物炭；

(2)将生物炭取出，放入溶剂中常温浸泡并搅拌，取出过滤，保留残渣进行风干；

(3)将风干后的生物炭放入无机酸中，密闭加热，期间不断搅拌，取出过滤，将残渣烘干至恒重，然后再次研磨粉碎、过筛，制成复合重金属钝化剂。

与现有技术相比，本发明利用特定配比的骨粉、甘蔗渣为原料，将二者粉碎混匀隔绝空气加热制成生物炭，然后该生物炭依次经溶剂、无机酸活化处理后，制得本发明的复合重金属钝化剂。其中，甘蔗渣是制糖工业废弃物，制备为生物质炭后可以实现资源化利用，且甘蔗渣裂解得到的生物炭，拥有较大的比表面积，且极性官能团含量较多。尤其是骨粉在500±10℃温度下几乎能完全与生物炭混合，导致生物炭的孔隙中充斥着较多的混合矿粉，使得生物炭作用更加持久。总之，本发明通过骨粉改性生物炭得到的复合重金属钝化剂具有良好的钝化土壤重金属效果，且能实现多种土壤重金属的同步钝化。

较佳地，焚烧炉的温度为500±10℃，骨粉在500±10℃温度下几乎能完全与生物炭混合，大幅提高生物炭的孔隙中附着的混合矿粉的含量，可提高钝化土壤重金属效果。

较佳地，骨粉选自牛骨粉，甘蔗渣为甘蔗经过榨糖之后剩下的渣。