[發明專利]一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料及其應用

有效

• 申請號: 201710243623.5
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107115840B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 吳萍萍;李錄久;李敏
• 申請（專利權）人: 安徽省農業科學院土壤肥料研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/06;B01J20/30;C02F1/28;B09C1/08;C09K17/16;C02F101/10;C02F101/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 龔存云

1.一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料，其特征在于，通過以下方法制得，具體操作步驟如下：

（1）秸稈生物炭制備 將農作物秸稈切碎成3-5 cm左右的小段，洗凈后自然風干，放入炭化爐中熱解，升溫速率保持在4-6℃/min，使得熱解終溫為３00-５00℃，熱解1~2 h后取出，自然冷卻至室溫，即制得生物炭原料；

（2）鐵鹽溶液配置 稱取一定質量的Fe(NO3)3試劑，加入去離子水完全溶解，配成摩爾濃 度為0.4 mol/L的鐵鹽溶液；

（3）共沉淀 將制得的秸稈生物炭過0.4-0.6 mm篩，以1：（9-11）的固液比添加到配置好的鐵鹽溶液中，攪拌均勻，然后逐滴加入5 mol/L的NaOH溶液，滴加速率控制在每秒1-2滴，此過程中紅色沉淀逐漸形成，需不斷攪拌，使生成的鐵化合物和生物炭充分接觸，直至最終pH值穩定在7.00±0.02，室溫下靜置23-25h；

（4）獲得炭基復合材料 將上述反應后的溶液進行抽濾，去除上層清液，放置于敞口容器中，烘箱75-85℃下烘干，冷卻后去除表層的鹽析物，用去離子水清洗1—2次，以去除未負載的鐵化合物，再在75-85℃下烘干，研磨過0.4-0.6 mm篩，所得固體物質即為包含生物炭與水鐵礦的炭基復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料，其特征在于：步驟（1）所述的炭化爐升溫速率為5℃/min。

3.根據權利要求1所述的一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料，其特征在于：步驟（1）所述的熱解終溫為500℃。

4.根據權利要求1所述的一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料，其特征在于：步驟（3）所述的固液比為1:10。

5.根據權利要求1所述的一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料，其特征在于：步驟（4）所述的生物炭所過篩為0.5 mm。

6.權利要求1所述的一種用于砷鎘污染土壤修復的炭基復合材料在砷鎘復合污染土壤上應用，其特征在于，具體操作如下：

（1）砷鎘復合污染土壤的修復 避開梅雨大風天氣，根據土壤污染程度及理化性質，按22.5—67.5 t/hm2的施用量將炭基復合材料均勻撒于復合污染土壤表面，隨后立即翻耕表面0-10 cm的土壤，使炭基復合材料與表層土壤混合均勻，翻土后視田間土壤水分狀況決定是否灑水，使土壤含水量在最大田間持水量的65-75%，但切不可灌水泡田，平衡30 d后即可完成對As、Cd的鈍化，施用化肥或種植作物盡量在修復結束后進行；

（2）去除水體中的砷鎘 稱取炭基復合材料于三角瓶中，以2.5 g/L的固液比加入濃度在1-50 mg/L 含As(III)、As(V)或Cd(II)的廢水溶液，控制溶液pH值5.0—7.0之間，在室溫下振蕩4－24 h，即可去除溶液中的砷、鎘。