[發(fā)明專利]一種用于重金屬污染土壤修復的植物生物炭的制備方法

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• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109797020A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 張亞平;許偉偉;郝社鋒;張會巖;沈凱
• 申請（專利權）人: 東南大學;江蘇省地質調查研究院
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;B09C1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種用于重金屬污染土壤修復的植物生物炭的制備方法，包括如下步驟：(1)取成熟可收割的重金屬修復植物，用去離子水洗凈，烘干至恒重后粉碎，過篩后得到重金屬修復植物粉末，備用；(2)預先通入惰性保護氣排凈管式爐內的空氣，在惰性氣體保護下，將重金屬修復植物粉末升溫至200℃，保持1h?2h，再加熱升溫至300?700℃，恒溫1h?2h，得到不同溫度的重金屬修復植物生物炭；(3)用去離子水反復洗滌重金屬修復植物生物炭，直到洗出液澄清為止，將混合物過濾烘干至恒重，即可。該方法制備得到的生物炭重金屬殘留量低，制備方法簡易，條件溫和，易于工業(yè)化生產，環(huán)境友好，有利于重金屬污染農田土壤的修復。

技術領域

本發(fā)明涉及生物炭的制備方法，特別涉及一種用于重金屬污染土壤修復的植物生物炭的制備方法。

背景技術

目前，重金屬污染問題不容忽視，重金屬污染土壤修復工作急需進行，物理修復、化學修復、生物修復和聯(lián)合修復是常用的土壤重金屬污染修復技術。

植物修復技術屬于生物修復，是利用植物吸收、降解、轉化和固定土壤中重金屬的技術，主要分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定。修復植物的處置主要有堆肥法、直接填埋法、液相萃取法、水熱液、熱解法、焚燒法等方法。生物質熱解技術是指在無氧條件下，對生物質進行加熱處置的方法，修復植物經過熱解處置后可分解成氣體、液體、固體等可燃燃料并分別加以利用，固體即為生物炭。熱解技術不僅可以實現(xiàn)90％以上減容效率，而且熱處置溫度低，且爐膛封閉不利于重金屬的揮發(fā)與遷移，另外，生物質熱解產物生物油或焦炭，是高熱值的產物，有利于能源的再利用。

通常生物炭具有較豐富的空隙結構以及較大的比表面積。生物炭是一類難溶、穩(wěn)定、高度芳香化、富含碳素的固態(tài)物質，孔隙結構發(fā)達，具有負電荷多、離子交換能力強，吸附性能優(yōu)異等特點，表現(xiàn)出對重金屬陽離子較強的吸附能力。因此，把生物炭施用于土壤，可以提高土壤pH，增加土壤有機質以及腐殖質含量，從而可能為土壤酸化加劇、有機質減少、肥力下降、孔隙度減小、保水能力下降等多種土壤問題的解決發(fā)揮重要作用。但現(xiàn)有的生物炭的制作方法存在環(huán)境污染，且重金屬殘留量高、污染土壤修復效果差等不足。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提供一種環(huán)境友好、重金屬殘留量低、污染土壤修復效果好的用于重金屬污染土壤修復的植物生物炭的制備方法。

技術方案：本發(fā)明提供一種用于重金屬污染土壤修復的植物生物炭的制備方法，包括如下步驟：

(1)取成熟可收割的重金屬修復植物，用去離子水洗凈，烘干至恒重后粉碎，過篩后得到重金屬修復植物粉末，備用；

(2)預先通入惰性保護氣排凈管式爐內的空氣，在惰性氣體保護下，將重金屬修復植物粉末升溫至200℃，保持1h-2h，再加熱升溫至300-700℃，恒溫1h-2h，得到不同溫度的重金屬修復植物生物炭；

(3)用去離子水反復洗滌重金屬修復植物生物炭，直到洗出液澄清為止，將混合物過濾烘干至恒重，即可。

進一步地，所述步驟(1)中的重金屬修復植物為Cd污染修復植物。修復過重金屬Cd污染農田土壤的植物成熟收獲后作為農林廢棄物進行收集，有利于能源的再利用。

進一步地，所述Cd污染修復植物為黑麥草、巨菌草或油菜。所用黑麥草，屬禾本科，一年生或多年生草本植物。黑麥草具有再生能力強、易于種植、生長速率快、生物量大的特點。所用巨菌草，屬禾本科，多年生植物。植株高大，抗逆性強，產量高，粗蛋白和糖分含量高，直立、叢生，根系發(fā)達。所用油菜，屬十字花科，蕓薹屬，一年生或越年生草本。

進一步地，所述步驟(2)中的升溫速率為20℃/min。升溫速率會影響生物炭的表面結構，在較大或者較小的升溫速率下生物炭比表面積會較小。