[发明专利]炭基‑堆肥富里酸复合材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复领域，具体涉及一种炭基-堆肥富里酸复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国工业生产的快速发展和各种化学药品、农药等广泛的使用，各种有机污染物和重金属进入环境中造成土壤污染日益严重。污染土壤不仅会造成土壤生态系统的退化，而且污染物在植物和动物身体积累，对食品安全和人体健康造成严重威胁。因此，土壤污染已成为当前极为严重的环境问题，其修复技术也一直是国内外研究的热点。

由于铁在地壳中的广泛分布，且铁矿物显著的表面活性使得铁的生物化学循环具有重要意义。在厌氧环境中异化铁还原菌能够调节铁矿物的还原，异化铁还原菌通过不同的方式利用铁矿物，使铁矿物作为末端电子受体，进而产生活性较强的二价铁参与重金属和有机污染物的还原过程，降低污染物在土壤中的环境风险。然而，在污染土壤环境中，这个过程通常是缓慢的，所以如何活化污染土壤原位的铁矿物，使其具有很强的表面活性，是修复污染土壤的一个重要方向。

发明内容

为了活化污染土壤原位的铁矿物并利用其修复污染土壤，本发明提出了一种炭基-堆肥富里酸复合材料的制备方法及其应用。

一方面，本发明提供了一种炭基-堆肥富里酸复合材料的制备方法：包括以下步骤：

(1)将堆肥产品与提取液混合，厌氧震荡，静置分层后除去沉淀物，将溶液pH调为酸性，60-80℃恒温下保持1-5小时，静置，收集上清液即为堆肥富里酸；

(2)将堆肥富里酸和活性炭混合，震荡，自然风干，制成炭基-堆肥富里酸复合材料。

另一方面，本发明提供了一种利用所述制备方法制备的炭基-堆肥富里酸复合材料。

又一方面，本发明还提供了一种炭基-堆肥富里酸复合材料在污染土壤修复中的应用，包括以下步骤：

在污染土壤添加炭基-堆肥富里酸复合材料，混合均匀，并补充水分后封场修复。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明是使用堆肥富里酸和生物炭(活性炭)制成的炭基-堆肥富里酸复合材料，利用有机质的氧化还原能力促进矿物表面二价铁的溶出，无需引入外源铁化合物，不仅成本较低而且能够减少二次污染；

2、富里酸主要来自于以市政垃圾废弃物为原料腐熟后的堆肥产品，生物炭主要以农业废弃物为原料，制成的炭基-富里酸复合材料应用于污染场地原位铁矿物的活化，拓展市政废弃物堆肥产品和农业的应用途径，实现有机物质的循环；

3、生物炭能够富集土壤中微生物和促进胞外呼吸菌的电子传递，富里酸易降解(促进微生物生长)和土壤中易于移动，本发明制成的炭基-堆肥富里酸复合材料综合二者优点，促进污染土壤矿物活化；

4、调控污染场地中铁循环的方法反应温和，操作简单，无需复杂设备和专业人员的操作，节约成本；

5、炭基-堆肥富里酸复合材料本质来说是一种有机质含量丰富的材料，将其应用于污染场地中，具有固碳和固氮等多重效果，能够加快土壤生态系统的恢复，提高修复土壤的经济价值。

附图说明

图1炭基-堆肥富里酸复合产品修复五氯苯酚污染土壤的效果图；

图2炭基-堆肥富里酸复合产品修复六六六污染土壤的效果图；

图3炭基-堆肥富里酸复合产品修复滴滴涕污染土壤的效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面对本发明作进一步的详细说明。

本发明的技术原理为：微生物异化铁还原是生态系统中铁元素循环的主要形式。在厌氧环境中异化铁还原菌能够调节铁矿物的还原，异化铁还原菌通过不同的方式利用铁矿物，使其作为末端电子受体。Geobacter metallireducens产生鞭毛和菌毛从而直接接触铁矿物的表面，随后鞭毛和菌毛形成的纳米导线能够直接传递电子，进而达到铁还原的效果。而Shewanella和Geothrix species能够产生具有氧化还原能力可溶的胞外分泌物，这个分泌物能够强化微生物和铁矿物的电子传递。尽管有不同还原Fe(III)的方式，但是铁矿物的生物还原过程通常是缓慢的，并且还原程度通常是受到限制。

人们研究铁在自然生态系中循环时发现，有机质作为电子穿梭体介导微生物铁矿物还原能够促进Fe(II)的生成，在污染物生态系统的循环过程中具有重要的作用。厌氧环境中，异化铁还原菌能够利用有机质作为电子受体，作为电子穿梭体，还原态的有机质能够将电子传递给铁矿物，进而促进微生物和铁矿物间的电子传递。