[發(fā)明專利]一種去除水中多環(huán)芳烴的熱裂解炭及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310433977.8
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103464103A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫璇;潘根興;李戀卿;張旭輝;鄭聚峰;鄭金偉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/32
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;傅婷婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水環(huán)境安全及資源再利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種去除水中多環(huán)芳烴的熱裂解炭及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，農(nóng)藥、化肥和工業(yè)廢物等伴生的有機(jī)污染物(如PAHs、PCBs、芳香硝基化合物等)不斷進(jìn)入環(huán)境中，這些痕量有機(jī)污染物常具有“三致”效應(yīng)和高生物累積性，它們的擴(kuò)散不僅會污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，而且還可以通過食物鏈途徑危害人體健康，因此發(fā)展有機(jī)污染物的治理技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境工作者的迫切任務(wù)之一[王寧,侯艷偉,彭靜靜,戴九蘭,蔡超.生物炭吸附有機(jī)污染物的研究進(jìn)展.環(huán)境化學(xué),2012(03)]。多環(huán)芳烴(PAHs)則是在環(huán)境中廣泛分布的一類疏水性有機(jī)污染物，其在河流沉積物上的吸附行為直接影響著其環(huán)境歸趨和生態(tài)毒性。而我國水體已普遍受到PAHs污染,其中部分水體污染嚴(yán)重。在城市污水部分，工業(yè)廢水的處理存在不完全的問題，有些企業(yè)甚至將未經(jīng)處理的廢水就直接排進(jìn)河流等水體中，盡管PAHs在水中的濃度較低，但是仍然具有較強(qiáng)的毒性，且因為其具備污染廣，易積累等特點，嚴(yán)重污染環(huán)境，威脅人類健康，因此研究如何有效去除污水中的PAHs具有極其重要的意義。芘是多環(huán)芳烴的重要代表物之一。研究表明，芘在淮河、黃河水環(huán)境和沉積物中均有檢出，且含量較高，可看作是水體多環(huán)芳烴污染的典型物質(zhì)[范順利,田大勇,韓曉霞.多環(huán)芳烴在淮河,黃河和衛(wèi)河沉積物上的吸附及解吸行為研究.環(huán)境污染與防治,2010(005):34-39.]。本發(fā)明以熱裂解炭材料為吸附介質(zhì)，以芘作為目的污染物來研究熱裂解炭的吸附效果，設(shè)置不同的吸附實驗條件，分析熱裂解炭吸附PAHs過程的性能和影響因素。

此外，自20世紀(jì)80年代以來，我國農(nóng)業(yè)秸稈總量迅速增加，當(dāng)前全國耕地上種植的各類農(nóng)作物,年產(chǎn)秸稈總量約7億t，其中水稻、小麥和玉米等大眾農(nóng)作物秸稈總量在5億t左右[馬驥.中國農(nóng)戶秸稈就地焚燒的原因:成本收益比較與約束條件分析——以河南省開封縣杜良鄉(xiāng)為例.農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì),2009(2):77-84.]。然而這三類秸稈存在嚴(yán)重的不合理利用，其中包括秸稈就地露天焚燒現(xiàn)象的也越來越嚴(yán)重[蘇繼峰，朱彬，周韜，等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)2次空氣污染事件的成因比較［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2012，28(1):37-41.]，據(jù)統(tǒng)計，我國秸稈焚燒量已超過2×108t·a^-1，而并且因秸稈焚燒而損失的氮、磷、鉀相當(dāng)于全國化肥總產(chǎn)量的60%左右［花莉，張成，馬宏瑞，等.秸稈生物質(zhì)炭土地利用的環(huán)境效益研究［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19(10):2489-2492］。表明我國農(nóng)田秸稈的資源化處理一直沒有得到根本性解決。因此，推進(jìn)秸稈綜合利用和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，是我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村廢棄物資源化利用面臨的戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種去除水中多環(huán)芳烴的熱裂解炭。

本發(fā)明的另一目的是提供該熱裂解炭的制備方法。

本發(fā)明的又一目的是提供該熱裂解炭的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種熱裂解炭，由選自玉米秸稈、小麥秸稈或花生殼中的一種或多種農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)曬干，再在無氧350～500℃條件下炭化制成。

所述的熱裂解炭優(yōu)選過80目篩。

本發(fā)明所述的熱裂解炭的制備方法，將玉米秸稈、小麥秸稈或花生殼中的一種或多種農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)曬干，再在無氧350～500℃條件下炭化制成。

本發(fā)明所述的熱裂解炭在去除水中多環(huán)芳烴中的應(yīng)用。

其中，所述的多環(huán)芳烴優(yōu)選芘。

一種去除水體中多環(huán)芳烴的方法，在水體中投加本發(fā)明所述的熱裂解炭，并調(diào)節(jié)水體pH至4～5,24h后去除熱裂解炭。

其中，熱裂解炭的加入量優(yōu)選15mg/40mL。

所述的多環(huán)芳烴優(yōu)選芘。

有益效果：

本發(fā)明提供了一種新型的吸附材料，以玉米秸稈、小麥秸稈或花生殼作為熱裂解炭的原料制成熱裂解炭，不僅可以解決秸稈不合理利用問題，有效利用了農(nóng)業(yè)廢棄物，凈化了環(huán)境，且能有效吸附多環(huán)芳烴，特別是芘，降低有機(jī)污染水體中多環(huán)芳烴的濃度，且解吸率低，具有持續(xù)性和穩(wěn)定性，解決了水安全問題，可謂一舉兩得。

附圖說明

圖1熱裂解炭生產(chǎn)流程

圖2pH值對熱裂解炭粉末吸附多環(huán)芳烴芘效果的影響

圖3不同質(zhì)量熱裂解炭投加量對熱裂解炭粉末吸附多環(huán)芳烴芘效果的影響

圖4熱裂解炭粉末對多環(huán)芳烴芘的吸附動力學(xué)變化曲線