[发明专利]一种去除公路径流中溶解态重金属的吸附材料

说明书

技术领域

本发明属于植物化学、吸附科学和路面径流处理领域，具体涉及一种公路径流中溶解态重金属的吸附材料。 

背景技术

国内外研究表明，由于大气干湿沉降、行进中车辆及路面材料等因素的影响，高速路面径流含有相当数量的悬浮固体、有机污染物、氮磷营养盐、重金属、多环芳烃和油类等污染物。这些污染物直排受纳环境后将严重影响环境体系的自净功能，破坏环境生态平衡，且重金属等难降解污染物最终还可能通过食物链进入人体，危害人类生存安全。 

公路径流重金属主要来源于大气沉降和路面沉积物等。大气沉降包括晴天时的干沉降和降雨时雨水淋洗大气引起的湿沉降。晴天时，大气中重金属可通过沉降等方式沉积于道路表面，它们主要源于表层土壤的风化迁移及工业、企业排放等。雨天时，大气重金属随其粘附的悬浮颗粒被降雨淋洗而迁移至地表。路面沉降物含有多种重金属污染物，且多为交通活动如机动车尾气排放、燃油滴漏、车辆和轮胎磨损、道路退化、路面垃圾、路面维护等所引起。 

可见，路面径流重金属污染属面源污染，一般来说重金属污染种类多、浓度高，时空变化大，排放规律复杂，毒性强、污染持久等特点。径流重金属浓度随降雨量、降雨强度、空气污染指数等的不同而明显不同。同一场降雨事件不同地点的径流重金属浓度也存在较大差异。 

路面径流重金属污染物种类繁多、成分复杂；包括铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）及汞（Hg）等。表1列出了国内外部分学者监测的路面径流重金属场次平均浓度（Event Mean Concentrations,EMCs）的最大值范围。 

路面径流重金属形态可分为溶解态（<0.45μm）和颗粒态（>0.45μm），多数研究表明路面径流中Cu、Zn、Cd多以溶解态存在，Pb、Hg等多以颗粒态存在。 

溶解态重金属具有较强的生物可给性，易被水生生物吸收，通过食物链等途径进入人体并富集，达到一定浓度后将对人体产生毒害作用，而颗粒态重金属同样可以持久存在于水体沉淀物中，在一定条件下转变为溶解态进入水环境。因此，路面径流重金属直排受纳环境体系后将产生持久污染，特别是溶解态重金属的污染更直接。 

目前，国内外针对路面径流处理工艺的研究比较广泛，概况起来主要有植被控制、滞留池、渗滤系统、氧化塘、湿地系统等。这几种处理工艺虽然具有各自的优点，但均不具备灵活、可移动等特点，且更换困难，日积月累后易变成新的污染源。迄今为止，研究人员并未过多专注于公路径流溶解态重金属去除。因此，公路径流中溶解态重金属的吸附研究已成为路面径流污染控制亟待解决的重要研究内容之一。 

柠檬草系禾本科，为多年生草本植物，四季常青，根系发达，具有青香味，在海拔300~500米，摄氏5~40度可生长繁殖。它富含香茅醛、香叶醇、橙花醇、乙酸香乙酯、柠檬醛、d-香茅醇、L-檬烯、L-龙脑等。干柠檬草中含有1~2%的精油，精油主要由柠檬醛（橙花醛和香叶同分异构体）构成。多年来，柠檬草经过提炼常常应用在食品、化妆品、药品等领域，带来不错的经济、社会和环境效益，但现有技术中还没有将柠檬草改性后作为水处理中吸附材料的应用。 

发明内容

技术问题：本发明针对公路径流重金属污染现状及其现有技术不足，提供一种可有效去除溶解态重金属、实现柠檬草的资源化利用和公路径流重金属污染防治的去除公路径流中溶解态重金属的吸附材料。 

技术方案：本发明的去除公路径流中溶解态重金属的吸附材料，由以下方 法制备得到： 

1）对柠檬草进行搅碎； 

2）采用水热高压釜对搅碎的柠檬草进行炭化处理，具体方法如下：以25~30℃/min的速率将温度升至180~220℃，保恒温60~70min，再将水热高压釜完全冷却后，即可得到炭化柠檬草； 

3）用空气烘箱将炭化柠檬草烘干，然后采用孔径为2mm的筛网进行筛分，得到粒径不大于2mm的炭化柠檬草，即为去除公路径流中溶解态重金属的吸附材料。 

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点： 

为有效解决以上吸附材料的局限性，本发明利用炭化技术，对柠檬草进行炭化。这样做不仅使柠檬草中的易溶性物质能得到充分去除，避免以植物为原料的吸附剂对水质造成二次污染；同时也改变了柠檬草的表面性质，有效提高了溶解态重金属的去除效率。另外，本发明的吸附材料为炭化颗粒，在实际应用中便于回收再利用，这些解决了现有植物性吸附材料对回收利用率差、析出物易导致水质二次污染的问题。