[發明專利]一種針鐵礦改性生物炭及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810619460.0
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108816188A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 商建英;趙晶晶;朱司航
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種針鐵礦改性生物炭及其制備方法與應用。本發明針鐵礦改性生物炭的制備方法，包括如下步驟：1)將生物炭溶解于堿液中，得到混合液；2)將步驟1)得到的所述混合液與三價鐵鹽溶液混合，當體系有紅色沉淀產生時加水稀釋，然后進行合成反應，即得到針鐵礦改性生物炭。本發明的制備方法簡單，成本低廉，其對污染物的去除率高，吸附量大，對環境無二次污染。

技術領域

本發明涉及一種針鐵礦改性生物炭及其制備方法與應用，屬于環境修復技術領域。

背景技術

砷(As)是一種類金屬，由于含砷的巖石風化剝蝕以及礦產開采、金屬冶煉、化肥農藥施用、煤炭燃燒以及化工生產等人為活動使大量的砷進入土壤并逐步分散到環境中，導致水體和土壤砷污染。砷對人類具有高毒性而被列為第一類致癌物，其在土壤中活性很強。土壤中的砷會通過磷蛋白轉運通道進入植株并富集，通過食物鏈最終在人體聚集產生毒害。砷污染已經成為世界性的重大環境問題。

鎘(Cd)是自然環境中存在的一類毒性極強的金屬，其污染點位超標率居所有污染物之首，具有比其他重金屬更強的移動性和生物毒性，且無法通過水體自凈作用去除。環境中鎘污染主要來源于礦工業產生的廢水廢渣，電鍍、顏料、電子等工廠生產以及農業活動中的化肥施用和污水灌溉等。土壤和水體中的鎘通過食物鏈進入人體后，在人體內的生物半衰期可達10～30年之久，妨礙人體對鈣的吸收，導致骨骼軟化和變形，引發“骨痛病”，甚至造成腎炎、肺氣腫、肌肉痙攣、骨髓損失等，對人體產生嚴重的毒害作用。鎘因此被美國毒物委員會(ATSDR)列為第6位危害人體健康的有毒物質，鎘污染的研究和修復依然是環境治理中的重點和難點。

水體中鎘砷污染治理技術主要包括氧化聚沉、絮凝劑沉淀、化學靜電沉淀、離子交換、膜分離等。土壤中鎘砷污染具有不可降解性、持久性、隱蔽性、長期性和難以去除不可逆轉等特點，對鎘砷污染土壤的修復難度和成本都是相對高的。對于鎘砷污染土壤的修復治理方法有客土和深耕翻土法、土壤淋洗、熱處理技術、電動修復、植物修復法和原位鈍化技術。生態修復被認為是最優化的一項綜合的環境技術，在解決土壤污染問題上將成為最根本的手段。生態修復中的植物修復技術主要是通過超富集植物將土壤中的鎘砷吸收轉移至植物中進行清除，利用植物能忍耐或超積累砷的特性修復鎘砷污染的土壤。

水體中鎘砷修復方法有氧化聚沉、絮凝劑沉淀、化學靜電沉淀、離子交換、膜分離等。但是這些方法成本高且不能原位修復或者需要很多后續處理。客土、土壤淋溶等這些修復技術對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤基本上難以應用和奏效；而電位修復則需要耗費大量的經費和人力，可能會破壞污染場地土壤的理化性質甚至會造成二次污染；植物修復雖然是最優化的綜合環境技術，但是砷富集植物品種少，其生長環境往往受到溫度、濕度等因素影響，篩選和培育工作困難；其次超積累植物生產緩慢，而且需要大量種植，修復污染需要的時間較長；第三，富集的植物收割后的后續問題也要妥善處理，避免再次污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種針鐵礦改性生物炭及其制備方法與應用，本發明的制備方法簡單，成本低廉，其對污染物的去除率高，吸附量大，對環境無二次污染。

本發明提供的一種針鐵礦改性生物炭的制備方法，包括如下步驟：1)將生物炭溶解于堿液中，得到混合液；

2)將步驟1)得到的所述混合液與三價鐵鹽溶液混合，當體系有紅色沉淀產生時加水稀釋，然后進行合成反應，即得到針鐵礦改性生物炭。

上述的制備方法中，制備所述生物炭包括如下步驟：將農作物秸稈或樹枝洗凈、烘干，然后在惰性氣氛中熱解，得到所述生物炭；

所述惰性氣氛為氮氣；

所述熱解的溫度可為10～20℃/min的加熱速率加熱至600℃，并在600℃下熱解1h；具體可為5℃/min的加熱速率加熱至600℃。

本發明中，制備所述生物炭的所述農作物秸稈為本領域中常見的秸稈，具體包括小麥秸稈、玉米秸稈和/或棉花秸稈。