[發(fā)明專利]一種土壤污染治理復合功能材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112410037B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳英文;莫晶;范夢婕;劉濟寧;沈樹寶
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學;南京朗科環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C09K17/04
• 分類號: C09K17/04;B01J23/889
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種土壤污染治理復合功能材料及其制備方法，秸稈粉碎后經(jīng)堿浸泡，再經(jīng)亞氯酸鈉溶液浸泡處理后形成秸稈纖維懸濁液，向溶液中投加氯化鈣，調(diào)節(jié)pH至中性，形成秸稈纖維/碳酸鈣混合物；將秸稈纖維/碳酸鈣混合物在惰性氣體保護下煅燒形成生物炭包裹氧化鈣復合材料；將硝酸錳和硝酸鐵混合成前驅(qū)體溶液，將上述復合材料浸漬于前驅(qū)體溶液，反復操作控制負載量，再經(jīng)焙燒制備得到MnFeO/C@CaO催化材料。本發(fā)明催化材料可在熱脫附過程中同步催化氧化揮發(fā)性有機物，同時經(jīng)高溫反應后，催化材料自身分解為氧化錳、氧化鐵、氧化鈣等土壤調(diào)節(jié)劑，起到改良土壤、調(diào)節(jié)土壤酸堿度的功能，不會對土壤造成二次污染。

技術領域

本發(fā)明涉及土壤污染物處理領域，具體涉及一種土壤污染治理復合功能材料及其制備方法。

背景技術

隨著土壤污染程度的加劇，越來越多的研究者對污染土壤的修復技術進行研究。而不同類型的污染土壤需要采用不同的修復技術。目前，根據(jù)應用原理和修復機理，可以將土壤污染修復技術分為物理修復技術、化學修復技術、生物修復技術和聯(lián)合修復技術。熱處理技術是目前應用最為廣泛的物理修復技術之一。熱處理技術主要有：污染土壤蒸氣浸提技術、微波/超聲加熱技術、熱脫附技術等。

熱脫附技術現(xiàn)已經(jīng)大規(guī)模地應用于土壤中揮發(fā)性有機物、半揮發(fā)性有機物去除處理過程。在對土壤修復過程中，此方法常常應用于對難降解有機物污染為主要污染物土壤的修復之中。熱脫附技術具有污染物處理范圍較寬、修復后土壤可再利用等優(yōu)點。然而污染物需要經(jīng)過較長時間的脫附過程才能從土壤中去除、處理所需成本較高等。因此，開發(fā)一種外源無污染物質(zhì)來提高土壤中污染物的去除將具有非常重要的實際應用意義與價值。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術問題：針對以上技術問題，本發(fā)明提供了一種土壤污染治理復合功能材料及其制備方法，催化材料可在熱脫附過程中同步催化氧化揮發(fā)性有機物，同時經(jīng)高溫反應后，催化材料自身分解為氧化錳、氧化鐵、氧化鈣等土壤調(diào)節(jié)劑，起到改良土壤、調(diào)節(jié)土壤酸堿度的功能，不會對土壤造成二次污染。

技術方案：一種土壤污染治理復合功能材料的制備方法，秸稈粉碎后經(jīng)堿浸泡，再經(jīng)亞氯酸鈉溶液浸泡處理后形成秸稈纖維懸濁液，向溶液中投加氯化鈣，調(diào)節(jié)pH至中性，形成秸稈纖維/碳酸鈣混合物；將秸稈纖維/碳酸鈣混合物在惰性氣體保護下煅燒形成生物炭包裹氧化鈣復合材料；將硝酸錳和硝酸鐵混合成前驅(qū)體溶液，將上述復合材料浸漬于前驅(qū)體溶液，反復操作控制負載量，再經(jīng)焙燒制備得到MnFeO/C@CaO催化材料。

上述秸稈纖維/碳酸鈣混合物具體制備步驟如下：（1）將秸稈粉碎成0.5-5 mm，利用1 mol/L NaOH溶液進行堿處理，在80 ℃下攪拌3 h后，利用濾網(wǎng)過濾，并用去離子水清洗至pH呈中性，記為樣品1；（2）向1 mol/L 亞氯酸鈉溶液中滴加乙酸調(diào)節(jié)溶液pH為4-5，然后將樣品1置于配制好的亞氯酸鈉溶液中，在80 ℃下攪拌3 h后，用去離子水清洗3次以去除溶液中亞氯酸鈉，最后加入去離子水，形成pH為6的秸稈纖維懸濁液；（3）向秸稈纖維懸濁液中加入5 g/L氯化鈣后，通過1 mol/L碳酸鈉調(diào)節(jié)懸濁液pH為7，形成秸稈纖維/碳酸鈣混合溶液，將混合溶液利用濾網(wǎng)過濾后形成秸稈纖維/碳酸鈣混合物。

上述步驟（3）中秸稈纖維懸濁液與5 g/L氯化鈣的體積比為3:1-1:3。

將上述混合物在N₂或Ar保護下于600℃-800 ℃煅燒2 h形成生物炭包裹氧化鈣復合材料C@CaO。

將上述硝酸錳、硝酸鐵按照摩爾比Mn:Fe=2:1-1:2混合配制成前驅(qū)體溶液。

將上述生物炭包裹氧化鈣復合材料浸漬于前驅(qū)體溶液中，按照浸漬2 h- 105 ℃烘干的方法，循環(huán)操作，直至負載量達到5wt.%-20wt.%。

將上述負載有Fe、Mn金屬的生物炭包裹氧化鈣復合材料在N₂或Ar保護下在450℃-550 ℃下焙燒2-3 h形成MnFeO/C@CaO催化材料。