[發明專利]一種生物質炭基土壤修復劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310238190.6
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103351866A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 宋成芳;單勝道;葉正錢;曹玉成
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: C09K17/02
• 分類號: C09K17/02
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

技術領域

本發明屬于土壤修復領域，涉及一種生物質炭基土壤修復劑，還涉及該種生物質炭基土壤修復劑的制備方法。

背景技術

土壤污染已成為世界性問題，有機物污染尤其是持久性有機污染物污染是土壤污染的一個主要類型。據初步統計，目前我國受到農藥等有機物污染的耕地至少有1300～1600萬公頃，且呈日趨加劇的態勢。土壤污染可影響農作物產量和質量的下降，并可通過食物鏈危害人類的健康，也可以導致大氣和水環境質量的進一步惡化。因此土壤污染的治理已經刻不容緩。

生物質炭的多孔結構和表面豐富的含氧官能團使得生物質炭具有較強的吸附有毒物質的能力。研究表明將生物質炭施與土壤，可以吸附土壤中多種農藥和多氯聯苯等有機污染物，降低這些污染物在土壤中的化學活性和毒性。但是生物質炭在土壤中的吸附達到了飽和后，生物質炭吸附污染物的能力將下降或不再有吸附污染物能力。而二氧化鈦是一種應用廣泛的光催化劑和催化劑載體，具有很強的光催化氧化作用，可在光照的條件下將有機污染物徹底降解為水和二氧化碳。

因此，若基于生物炭的吸附性和穩定性以及二氧化鈦的光催化氧化降解有機物特性，將光催化氧化劑負載于生物質炭基上，其光催化氧化性能可將吸附于生物質炭表面的有機污染物降解，而使生物質炭的吸附活性得到再生，生物質炭吸附土壤中有機污染物的能力得以延續和強化。同時也防止了二氧化鈦單獨使用的流失問題。因此，本項發明在有機物污染土壤的修復方法有良好的應用前景。

發明內容

本發明針對現有技術中的缺陷，旨提供一種生物質炭基土壤修復劑，兼具生物質炭和二氧化鈦雙重的特性，并且兩者互相強化，實現了生物質炭吸附-光催化氧化降解聯合去除土壤中有機污染物。

本發明的另一個目的，是提供該種生物質炭基土壤修復劑的制備方法，制備方便，條件簡單，安全可靠。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決。

一種生物質炭基土壤修復劑，包括光催化氧化劑和載體，光催化氧化劑為二氧化鈦，載體為生物質炭；二氧化鈦的質量是載體質量的5～10%。

本發明的生物質炭基土壤修復劑中，生物質炭具有吸附有機污染物的能力。二氧化鈦具有光催化氧化降解有機物的特性，二氧化鈦可將吸附于生物質炭表面的有機污染物降解。施與田間，強化了普通生物質炭土壤修復劑的功效，特別適用于修復有機物污染土壤。

一種生物質炭基土壤修復劑的制備方法，包括以下步驟：

A.粉碎原料：將生物質原料粉碎至40～100目；生物質原料粉碎至40～100目時，粉碎的顆粒再大，二氧化鈦負載量下降，顆粒再小時，粉碎工序的成本增高。

B.生物質材料的制備：將粉碎后的生物質原料，加入到銳鈦礦型納米二氧化鈦水分散液中，浸漬后，經過過濾、干燥，得到生物質材料；生物質材料為以木本植物、禾本植物和藤本植物及其加工剩余物和廢棄物為原材料。二氧化鈦具有光催化氧化降解有機物的特性，可在光照的條件下將有機污染物徹底降解為水和二氧化碳。

C.生物質炭基土壤修復劑的制備：將生物質材料加入到熱解反應器中，在無氧條件下，升溫至350～550℃，進行熱解炭化反應，反應10～60min，得到生物質炭基土壤修復劑。得到生物質炭基土壤修復劑為結構疏松的生物質炭基土壤修復劑。該技術克服了傳統采用先制備負載材料，再與二氧化鈦前驅體一起制備負載二氧化鈦炭材料的復雜性，簡化了制備工藝，提高了生物質炭的產率。

作為優選，步驟C中，得到生物質炭基土壤修復劑中二氧化鈦的質量是載體質量的5～10%。

作為優選，步驟A中，生物質原料為含木質素的原料。生物質原料經過熱解炭化處理，得到生物質炭。生物質炭的多孔結構和其表面豐富的含氧官能團，使得生物質炭具有較強的吸附有毒物質的能力。

作為優選，生物質原料為農作物秸稈、竹木廢棄物或木材廢棄物中的一種或幾種。生物質原料選用農作物秸稈、竹木材廢棄物和木材廢棄物，綜合利用了生物質廢棄物，避免了資源浪費。

作為優選，步驟B中，銳鈦礦型納米二氧化鈦水分散液的濃度為10～30wt%。二氧化鈦的分散液濃度太低，在粉碎后的生物質原料上的負載量較低，且負載時間較長；二氧化鈦的分散液濃度太高，則產品價格偏高。

作為優選，步驟C中，無氧條件為隔絕空氣或通入惰性氣體保護的條件。生物質熱解是生物質在完全缺氧條件下，產生液體、氣體、固體三種產物的生物質熱降解過程。目前工業上慣用的無氧條件通過隔絕空氣或者通入惰性氣體保護來實現。