[發(fā)明專利]一種土壤修復(fù)后的植物體一步資源化和能源化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810139164.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108165330B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)凱;王安祺;仇榮亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C10L1/19
• 分類號: C10L1/19;C07D307/33;C07C69/24;C07C67/00;B01J27/02;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/02;B01J37/18
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

本發(fā)明涉及一種土壤修復(fù)后的植物體一步資源化和能源化的方法，一方面實(shí)現(xiàn)碳球封裝的多金屬合金納米材料，利用多金屬間應(yīng)力原位調(diào)控生物質(zhì)基乙酰丙酸轉(zhuǎn)化為γ?戊內(nèi)酯；另一方面脫除重金屬后，植物體首先被制成多孔石墨化碳材料，磺化后負(fù)載雙金屬納米顆粒，利用金屬合金間應(yīng)力原位調(diào)控戊酸戊酯的生成。在所制備的催化劑中金屬形成合金，需要遷移金屬原子的d軌道，從而改變d帶寬度，產(chǎn)生位錯(cuò)應(yīng)力，原位調(diào)控吸脫附速率，從而影響金屬表面的催化活性。本發(fā)明為植物修復(fù)土壤重金屬污染的后續(xù)處理提供了資源化和能源化的新途徑，同時(shí)實(shí)現(xiàn)利用金屬合金間的應(yīng)力調(diào)控生物質(zhì)基原料為清潔燃料和高價(jià)值化學(xué)品的過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)固體廢物資源化綜合利用領(lǐng)域和環(huán)境友好納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種修復(fù)土壤重金屬污染后的植物體及其所含重金屬實(shí)現(xiàn)一步資源化和能源化的方法，一方面制備碳球封裝功能納米材料，利用多金屬間應(yīng)力調(diào)控生物質(zhì)基乙酰丙酸轉(zhuǎn)化為清潔燃料γ-戊內(nèi)酯；另一方面脫除重金屬后，植物體首先被制備成多孔石墨化碳材料，磺化后負(fù)載雙金屬納米顆粒，利用合金間應(yīng)力原位調(diào)控戊酸戊酯的生成。

背景技術(shù)

土壤環(huán)境中重金屬是一類來源廣泛、危害性大、且具有積累性的污染物。隨著城鎮(zhèn)化和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人類頻繁的生產(chǎn)活動產(chǎn)生的大量重金屬元素通過諸多途徑進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)中，對土壤造成了嚴(yán)重的污染，尤其是農(nóng)田土壤環(huán)境，致使重金屬土壤污染現(xiàn)象日益突出。重金屬不僅可以影響土壤的結(jié)構(gòu)、組成和功能，更為重要的是其不能被生物或化學(xué)降解，易在食物鏈中遷移，從而對人類健康構(gòu)成巨大威脅。

土壤重金屬污染傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)主要包括：排土填埋法、淋濾法、熱脫附法等物理方法以及絡(luò)合物浸提法、電動修復(fù)法等化學(xué)方法。但這些修復(fù)技術(shù)不僅成本高、無法永久緩解重金屬污染的危害，還可能再度活化造成二次污染。相對物理、化學(xué)等修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)技術(shù)是一種環(huán)境友好、低成本、易操作、可大規(guī)模推廣的重金屬污染治理措施。然而，植物修復(fù)技術(shù)仍然存在一些缺陷，例如土壤重金屬污染治理過程中所產(chǎn)生的大量植物體得不到有效處理或資源化是目前植物修復(fù)技術(shù)亟待解決的問題之一。土壤修復(fù)后植物體常見的處理技術(shù)包括：高溫分解法、灰化法、焚燒法、液相萃取法等來提取金屬，這些處理技術(shù)最大的特點(diǎn)是將修復(fù)后的植物體視為危險(xiǎn)廢棄物或固體垃圾加以處置，無法實(shí)現(xiàn)對這些修復(fù)后的植物體及其所含重金屬進(jìn)行一步綜合利用。

大多數(shù)基礎(chǔ)商用化學(xué)品和燃料都是由不可再生的化石燃料資源產(chǎn)生的，比如煤、石油和天然氣。隨著全球化石燃料儲量的逐年減少以及由此導(dǎo)致的石油化工產(chǎn)品價(jià)格的升高，使得尋找可再生資源變得日趨緊迫。值得注意的是乙酰丙酸加氫環(huán)化的γ-戊內(nèi)酯是一種重要的綠色燃料添加劑，可代替乙醇-汽油混合燃料中乙醇組分，提高燃料的燃燒性能。另一方面，戊酸戊酯作為一類新型可再生燃料具有更合適的極性，較好的揮發(fā)性，這些性質(zhì)可使戊酸戊酯能與汽油或者柴油兼容混合，并且相比于當(dāng)前熱門生物質(zhì)燃料2-甲基四氫呋喃和乙醇，戊酸戊酯有著更高的點(diǎn)火性能，這使其具有良好應(yīng)用潛力。目前，戊酸戊酯主要由戊醇與戊酸發(fā)生酯化反應(yīng)制得，而這兩者都可由生物質(zhì)平臺化合物乙酰丙酸通過加氫得到。當(dāng)前工藝中，首先將乙酰丙酸加氫轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯，再將γ-戊內(nèi)酯加氫轉(zhuǎn)化為戊酸，最后再與戊醇酯化生成戊酸戊酯。上述過程步驟繁雜，條件苛刻，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，還對環(huán)境造成一定污染。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有的植物修復(fù)技術(shù)后續(xù)處理中存在的問題以及工業(yè)上乙酰丙酸制備γ-戊內(nèi)酯和戊酸戊酯的不足和缺陷，本發(fā)明一方面為植物修復(fù)土壤重金屬污染的后續(xù)處理提供了新的解決方案和途徑；另一方面可實(shí)現(xiàn)在溫和條件下乙酰丙酸轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯和戊酸戊酯的過程，并且所制備的催化材料具有轉(zhuǎn)化效率高，選擇性好，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的主要目的在于提供一種土壤修復(fù)后的植物體一步資源化和能源化的方法，一方面制備碳球封裝功能納米材料，利用多金屬間應(yīng)力調(diào)控生物質(zhì)基乙酰丙酸轉(zhuǎn)化為清潔燃料γ-戊內(nèi)酯；另一方面脫除重金屬后，植物體首先被制備成多孔石墨化碳材料，磺化后負(fù)載雙金屬納米顆粒，利用合金間應(yīng)力原位調(diào)控戊酸戊酯的生成，具體包括以下步驟：