[發明專利]用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202110337747.6
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113061441B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王翠蘋;簡宏先;高越;甄凱;朱青;唐雪嬌;張鵬;孫紅文
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;B09C1/08
• 代理公司: 北京箴思知識產權代理有限公司 11913
• 代理人: 李春暉;譚艷

本申請提供一種用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料的制備方法，包括：磁性生物炭復合物制備步驟，將生物炭粉末懸浮分散在可溶性鐵鹽溶液中，攪拌條件下加入堿液反應生成沉淀，直至最終混合液pH值＝11～12，將所述沉淀依次進行分離、洗滌、干燥處理得到磁性生物炭復合物。該制備方法在生成Fe₃O₄的同時將Fe₃O₄沉淀到生物炭上，縮短了制備材料所需時間，步驟也更加簡單，制得的生物炭負載鐵材料可快速高效催化降解多環芳烴；本申請的土壤水體修復方法采用了上述生物炭負載鐵材料活化雙氧水氧化劑催化氧化PAHs，建立高效場地土壤污染修復體系，實驗發現能達到高效修復多環芳烴土壤污染的目的。

技術領域

本發明屬于土壤環境污染治理技術領域，涉及一種用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料及其制備方法、應用。

背景技術

隨著城市化進程加速和產業結構調整，因城市工業企業搬遷而遺留的污染場地已成為制約我國土地資源再利用的新環境問題，為了維護人們的健康、安全，有必要對工業污染場地進行修復。我國污染場地中污染物濃度高，特別是多環芳烴類污染物，該類化合物因其“三致”特性，嚴重危害人類及生態系統的安全，并且因其溶解度低、難降解、易吸附于土壤，成為持久性有機污染物。進而導致這些地塊完全喪失生物生存的環境條件，難以實施微生物、植物等生態修復技術，急需發展土壤污染復的綜合調控技術，以恢復其生產與生態功能，因此，急需開發經濟、高效、綠色的物理化學綜合修復治理技術，以保障土壤的快速修復，實現土地資源的持續利用。

污染場地土壤有機復合污染高效綜合控制是保障土地資源再利用的關鍵所在。目前，國內外關于單一有機污染物在土壤修復研究報道較多，明確了這些污染物化學還原、氧化過程受控的主要因素。據美國EPA超級基金2005-2011年間場地修復統計，化學還原、氧化修復技術是最重要的修復技術之一，2010年42％的修復場地采用化學修復技術，并有呈逐年上升的趨勢。

化學氧化修復的主流技術是高級氧化技術，常用的氧化藥劑主要包括芬頓試劑、高錳酸鉀、雙氧水、過硫酸鹽、過碳酸鹽和臭氧等。但高級氧化修復技術存在一些問題：(1)氧化藥劑的非靶向消耗，即自然界中、特別是土壤環境中存在豐富的天然有機質或者其他反應性物質，極易被優先氧化，導致氧化藥劑使用效率低；(2)零價鐵材料在催化過程中其表面會出現鈍化現象，降低反應速率，如何提高鐵的利用率成為當前研究的主要趨勢之一；(3)納米催化材料在飽和多孔介質中的遷移距離也較短，極大地限制了其在土壤污染治理中的應用；(4)土壤顆粒對有機污染物具有強的結合能力，導致目標污染物被鎖定而反應活性降低，這一問題對于歷史遺留污染物尤其突出。

化學修復催化材料研發是場地化學修復技術的核心。碳基材料由于其獨特的性質可作為鐵基材料載體，而生物炭是生物質在缺氧條件下熱裂解產生的固體材料，具有高比表面積、多孔性和高度芳香化結構，在異相催化方面可作為鐵基催化劑的載體，可增加鐵、氧化劑、污染物等接觸機會，提高反應效率。本領域內期待開發更多種類的炭負載鐵材料，以實現高效修復場地土壤有機污染。

發明內容

本申請的目的在于提供一種用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料及其制備方法、應用，該材料在土壤自然條件下能發生類芬頓反應去除土壤中多環芳烴污染物，可用于土壤修復。

為實現上述目的，本申請采用以下技術方案：

一種用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料的制備方法，包括：

磁性生物炭復合物制備步驟，將生物炭粉末懸浮分散在可溶性鐵鹽溶液中，攪拌條件下加入堿液反應生成沉淀，直至最終混合液pH值＝11～12，將所述沉淀依次進行分離、洗滌、干燥處理得到所述磁性生物炭復合物，即生物炭負載鐵材料。

上述用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料的制備方法中，作為一種優選實施方式，所述制備方法還包括：