[发明专利]一种重金属污染修复剂的制备方法与应用

说明书

本申请公开了一种重金属污染修复剂的制备方法与应用。竹竿粉碎过60目筛，与KOH混合均匀，加入1～2倍量水充分搅拌后在室温下浸渍，随后干燥，干燥后的竹炭颗粒置于马弗炉中于炭化处理，结束后进行研磨、粉碎、过筛，酸洗以及表面氧化改性处理，即得一种重金属污染修复剂。采用本发明制备方法制得的重金属污染修复剂不仅降低了生物质炭的生产成本，同时在土壤中施入该修复剂后，土壤中重金属Cd的有效态含量相比于对照都有显著降低，加入生物质炭前期，重金属Cd有效态含量下降最快，然后逐渐变缓，并于30～40天时趋于稳定。经测算发现，土壤中重金属Cd有效态含量在40天时都可降低30％以上。

技术领域

本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种重金属污染修复剂的制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着工业发展、废弃物排放以及农业化肥施用量增加，土壤和水体重金属污染日趋严重。据调查，我国近2000万公顷的耕地被重金属污染，约占耕地总面积的1/5，涉及15个省21个地区。而我国江河湖库底质的污染率高达81％。重金属具有污染范围广、持续时间长、无法被生物降解等特点，并能通过食物链不断在生物体内富集从而严重威胁人类健康。针对日益严重的重金属污染问题，采取有效的治理修复措施以保障环境和粮食安全已成为社会关注的热点问题。

重金属污染土壤修复方法主要有物理、化学和生物三大类修复方法。当今重金属污染土壤修复的发展趋势是现有技术的联合使用，而化学法则是其中的关键技术。化学修复是将一定量的土壤修复剂混合到含有重金属的土壤中，通过沉淀、吸附或离子交换等作用使重金属在土壤中的生物有效性和迁移能力降低。目前，土壤重金属污染修复剂主要有含磷材料、有机物料、黏土矿物、金属氧化物、生物质炭等。其中，生物质炭是指生物质在完全或部分缺氧的条件下通过300-700℃热解生成的一类高度芳香化且富含碳的固态颗粒状物质。生物质炭具有高比表面、强电子交换性、多孔隙和丰富碳质组分等独特结构，在农业、环境、能源以及功能材料等领域有广阔的应用前景。农业废弃物如木材、竹子、作物秸秆、果壳、动物粪便、污泥等都是制备生物质炭的重要原材料。将这些原材料制成生物质炭，不仅实现了废弃物的资源化，还能减少环境污染。

生物质炭作为一种新型的吸附剂，由于其具有丰富的含氧官能团和较大的比表面积，还可用于吸附污水和土壤中的重金属、农药以及POPs等有机污染物。生物质炭施入土壤后可以减少土壤中重金属有效态含量，抑制重金属的活性，因此生物质炭的研发和使用对于修复污染的水体和土壤环境具有重要意义。但是，受生物质炭的类型、施用量、土壤性质及肥力、重金属种类等多方面因素的影响，必须根据土壤条件和重金属类型选择合适的生物质炭，才能获得较好的修复效果。

基于此，本申请拟以竹枝、油菜秸秆、桑枝为原料研制生物质炭并对其进行表面改性，研究其在重金属污染废水中的吸附性能以及对土壤中重金属的钝化能力，为农业废弃物资源化利用和四川地区重金属污染环境的有效修复提供科学依据和技术支持。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中用于修复镉污染的生物质炭修复效果不佳的缺陷，从而提供一种重金属污染土壤的修复剂的制备方法与应用。

本申请是通过如下手段实现的：

(一)本申请对生物炭的制备参数进行优化：

1.1生物质炭制备过程

(1)将洗干净烘干的竹子、油菜秸秆和桑枝剪碎，放入粉碎机粉碎，将粉碎的样品过60目筛。

(2)按照1:0.5的质量比将植物样品颗粒与KOH进行均匀混合，加入微量水充分搅拌后在室温下浸渍24h，之后将浸渍的物料在100℃烘干6h，干燥后置于石英坩埚内。

(3)在马弗炉中于300、400、500℃温度下分别炭化3、4、5h。将炭化完成的生物质炭称重，计算出每种的成炭率。再将生物质炭放到研钵中研磨、粉碎、过筛。