[發(fā)明專利]納米Ni/Fe-生物炭復(fù)合材料的制備方法及其在原位修復(fù)多溴聯(lián)苯醚污染土壤中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610131446.7
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105670635B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方戰(zhàn)強(qiáng);吳娟
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 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(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了納米Ni/Fe?生物炭復(fù)合材料的制備方法及其在原位修復(fù)多溴聯(lián)苯醚污染土壤中的應(yīng)用。本發(fā)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(yīng)完全后，分離出反應(yīng)產(chǎn)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(yīng)完全后，分離出產(chǎn)物材料，洗滌、干燥后即得到納米Ni/Fe?生物炭復(fù)合材料。本發(fā)明制備的將納米Ni/Fe雙金屬顆粒負(fù)載于生物炭上，進(jìn)一步提高了納米顆粒的流動性。穩(wěn)定性和分散性，有利于土壤原位修復(fù)；可利用于較高濃度的PBDEs污染土壤的修復(fù)，修復(fù)效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理與修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多修聯(lián)苯醚污染土壤原位修復(fù)材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

多溴聯(lián)苯醚(Polybrominated diphenyl ethers，PBDEs)是一類典型的溴系阻燃劑，由于其具有優(yōu)異的阻燃性能，被廣泛應(yīng)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(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品中。與其他通過化學(xué)鍵與產(chǎn)品結(jié)合的溴化阻燃劑不同，PBDEs只是以簡單混合的方式摻雜在產(chǎn)品中，因此在生產(chǎn)、使用和處置的過程中更容易從產(chǎn)品中釋放到環(huán)境中，并隨著大氣和水體的遷移造成廣泛污染。多溴聯(lián)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(tài)風(fēng)險(xiǎn)的全球環(huán)境有機(jī)污染物。由于該類污染物的辛醇-水分配系數(shù)(Kow)高，疏水性強(qiáng)，易與懸浮顆粒物和土壤顆粒結(jié)合而轉(zhuǎn)移到土壤中，因此土壤是PBDEs在環(huán)境中殘留的重要介質(zhì)。據(jù)報(bào)道，在過去30多年里環(huán)境中的多溴聯(lián)苯醚的含量以指數(shù)方式增長，每年僅通過電子廢物大約能產(chǎn)生67000公噸的多溴聯(lián)苯醚釋放到環(huán)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(jìn)入亞洲，其中90％進(jìn)入中國。據(jù)Leung等人檢測研究表明，在貴嶼電子拆解點(diǎn)的塑料焚燒地以及堆放地土壤中的PBDEs濃度高達(dá)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(jīng)毒性等。因此如何開發(fā)有效、可行的修復(fù)PBDEs污染土壤的技術(shù)迫在眉睫。

目前，關(guān)于液相中PBDEs的降解技術(shù)的報(bào)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(guān)于土壤中多溴聯(lián)苯醚的修復(fù)降解技術(shù)的報(bào)道甚少，主要為微生物降解代謝和植物轉(zhuǎn)化，電動修復(fù)技術(shù)，和電磁聯(lián)用修復(fù)技術(shù)。然而這些修復(fù)方法都有其應(yīng)用的局限性，包括修復(fù)時(shí)間過長、效率低、花費(fèi)高、反應(yīng)條件要求比較苛刻等。由于納米零價(jià)鐵具有大的比表面積、良好的反應(yīng)性、強(qiáng)大的還原能力和低成本等特性,其已成為國內(nèi)外原位修復(fù)研究的熱點(diǎn)。盡管納米零價(jià)鐵己被成功應(yīng)用于多種難降解有機(jī)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(yīng)和小尺寸效應(yīng)，極易團(tuán)聚和被氧化，進(jìn)而導(dǎo)致比表面積以及降解效率的降低。同時(shí)零價(jià)鐵在修復(fù)過程中釋放的鐵離子，可能導(dǎo)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(fù)土壤中多溴聯(lián)苯醚污染的基礎(chǔ)上提出運(yùn)用生物炭對其進(jìn)行有效的修飾改性，以提高對多溴聯(lián)苯的處理性能，拓寬其應(yīng)用范圍。一方面可以有效提高納米顆粒的分散性穩(wěn)定性和流動性，另一方面提高土壤肥力，為污染土壤修復(fù)后生產(chǎn)力的恢復(fù)提供有利條件。同時(shí)，由于生物炭具有陽離子交換量大、表面帶有負(fù)電荷及豐富的含氧官能團(tuán)等特點(diǎn)，可以對納米材料反應(yīng)過程中析出的Ni、Fe離子以及BDE209的降解產(chǎn)物進(jìn)行吸附固定，能有效減緩二次污染。此外，由于生物炭的有機(jī)質(zhì)含量很高，又具有多孔結(jié)構(gòu)，加入生物炭還有利于保持土壤的營養(yǎng)和水分，增加作物的產(chǎn)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(fā)一種經(jīng)濟(jì)、高效、實(shí)用的治理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米Ni/Fe-生物炭復(fù)合材料的制備方法及其在原位修復(fù)多溴聯(lián)苯醚污染土壤中的應(yīng)用。