[發明專利]納米Ni/Fe-生物炭復合材料的制備方法及其在原位修復多溴聯苯醚污染土壤中的應用

有效

• 申請號: 201610131446.7
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105670635B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 方戰強;吳娟
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C09K17/04
• 分類號: C09K17/04;B22F9/24;B82Y40/00;B82Y20/00;B09C1/08;C09K101/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了納米Ni/Fe?生物炭復合材料的制備方法及其在原位修復多溴聯苯醚污染土壤中的應用。本發明將鐵鹽或亞鐵鹽和聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇水溶液中，混勻，再加入生物炭顆粒，攪拌混勻，得到溶液A；將含還原劑的乙醇水溶液加入到溶液A中，攪拌反應完全后，分離出反應產物，洗滌干凈后加入乙醇水溶液中，得溶液B；將含鎳鹽的乙醇水溶液滴加到溶液B中，攪拌反應完全后，分離出產物材料，洗滌、干燥后即得到納米Ni/Fe?生物炭復合材料。本發明制備的將納米Ni/Fe雙金屬顆粒負載于生物炭上，進一步提高了納米顆粒的流動性。穩定性和分散性，有利于土壤原位修復；可利用于較高濃度的PBDEs污染土壤的修復，修復效率高。

技術領域

本發明屬于環境污染治理與修復技術領域，特別涉及一種多修聯苯醚污染土壤原位修復材料的制備方法及其應用。

背景技術

多溴聯苯醚(Polybrominated diphenyl ethers，PBDEs)是一類典型的溴系阻燃劑，由于其具有優異的阻燃性能，被廣泛應用于紡織品、電子、電器、電路板、石油、采礦、建材、油漆等各種工業產品和日用產品中。與其他通過化學鍵與產品結合的溴化阻燃劑不同，PBDEs只是以簡單混合的方式摻雜在產品中，因此在生產、使用和處置的過程中更容易從產品中釋放到環境中，并隨著大氣和水體的遷移造成廣泛污染。多溴聯苯醚(Polybrominateddiphenyl ethers,PBDEs)作為溴化阻燃劑的一種,2009年5月被作為POPs增列入《斯德哥爾摩公約》，是一類具有生態風險的全球環境有機污染物。由于該類污染物的辛醇-水分配系數(Kow)高，疏水性強，易與懸浮顆粒物和土壤顆粒結合而轉移到土壤中，因此土壤是PBDEs在環境中殘留的重要介質。據報道，在過去30多年里環境中的多溴聯苯醚的含量以指數方式增長，每年僅通過電子廢物大約能產生67000公噸的多溴聯苯醚釋放到環境中。中國是世界上最大的電子垃圾處理地，全球50％～80％的電子垃圾通過合法或非法途徑進入亞洲，其中90％進入中國。據Leung等人檢測研究表明，在貴嶼電子拆解點的塑料焚燒地以及堆放地土壤中的PBDEs濃度高達到1155ng/g。大量毒理研究表明，PBDEs對哺乳動物、魚類甚至人體具有多種潛在毒性，如肝臟毒性、生殖毒性、神經毒性等。因此如何開發有效、可行的修復PBDEs污染土壤的技術迫在眉睫。

目前，關于液相中PBDEs的降解技術的報道有許多，包括氧化法的好氧生物法、濕法氧化法，水熱法；還原法的厭氧生物法，電解法，金屬還原法，納米TiO₂光催化法等。而關于土壤中多溴聯苯醚的修復降解技術的報道甚少，主要為微生物降解代謝和植物轉化，電動修復技術，和電磁聯用修復技術。然而這些修復方法都有其應用的局限性，包括修復時間過長、效率低、花費高、反應條件要求比較苛刻等。由于納米零價鐵具有大的比表面積、良好的反應性、強大的還原能力和低成本等特性,其已成為國內外原位修復研究的熱點。盡管納米零價鐵己被成功應用于多種難降解有機鹵化物、抗生素、硝酸鹽氮及重金屬等污染物的去除，但是其由于界面效應和小尺寸效應，極易團聚和被氧化，進而導致比表面積以及降解效率的降低。同時零價鐵在修復過程中釋放的鐵離子，可能導致土壤中鐵含量過高等會影響土壤肥效性。因此，針對這些問題，我們在前期采用納米Ni/Fe顆粒修復土壤中多溴聯苯醚污染的基礎上提出運用生物炭對其進行有效的修飾改性，以提高對多溴聯苯的處理性能，拓寬其應用范圍。一方面可以有效提高納米顆粒的分散性穩定性和流動性，另一方面提高土壤肥力，為污染土壤修復后生產力的恢復提供有利條件。同時，由于生物炭具有陽離子交換量大、表面帶有負電荷及豐富的含氧官能團等特點，可以對納米材料反應過程中析出的Ni、Fe離子以及BDE209的降解產物進行吸附固定，能有效減緩二次污染。此外，由于生物炭的有機質含量很高，又具有多孔結構，加入生物炭還有利于保持土壤的營養和水分，增加作物的產量。

鑒于我國是世界上最大的電子垃圾處理地，PBDEs污染土壤面積較大，亟需開發一種經濟、高效、實用的治理技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米Ni/Fe-生物炭復合材料的制備方法及其在原位修復多溴聯苯醚污染土壤中的應用。