[發明專利]一種碳酸鈣生物質炭復合材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110956426.4
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113789175A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 梁美娜;蘆琳;朱義年;李凈溪;阮麟喬;曹海燕
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C09K17/06
• 分類號: C09K17/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種碳酸鈣生物質炭復合材料的制備方法及應用。(1)將桑樹桿去皮，先破碎成塊狀，再用萬能粉碎機粉碎成粉末狀，過20目篩，置于烘箱中50℃～70℃烘干，得桑樹桿粉末。(2)將步驟(1)所得桑樹桿粉末與碳酸鈣粉末以質量比7:1～3:1的比例混合均勻后放入坩堝中，再將坩堝放入馬弗爐中，以5℃/min的速度升溫至400～600℃，保持2小時，然后降溫，待溫度降至室溫取出，研磨，過100目篩，即得碳酸鈣生物質炭復合材料。本發明易操作，成本低；所得碳酸鈣生物質炭復合材料應用于砷污染土壤的修復。

技術領域

本發明涉及一種碳酸鈣生物質炭復合材料的制備方法及應用，采用以廢棄桑樹桿為主要原料制備碳酸鈣生物質炭復合材料及應用于砷污染土壤的修復。

背景技術

如今社會經濟發展迅猛，隨之而來的環境問題愈發嚴重。據統計，全球有1.5億人正面臨地方性砷中毒的威脅。中國也是受砷中毒危害最為嚴重的國家之一。在中國臺灣、新疆、內蒙古、山西等省亦出現高砷地下水灌溉導致相當面積農田污染的問題。湖南、湖北、廣西、云南等省也由于釆礦和冶煉等原因造成了大面積的土壤中度或重度砷污染。例如湖南常寧縣因采礦和冶煉而導致大面積稻田受砷污染，其砷含量為92～840mg/kg。廣西南丹大廠超大型錫多金屬礦田下游的刁江流域沿岸土壤砷超過土壤環境質量(GB15618-1995)III級標準36～276倍。

眾所周知，長期攝入無機砷會對健康產生不良影響。最常見的健康問題是皮膚病。也有報告表明，接觸砷與癌癥有關，并影響各種內臟器官，如循環系統和神經系統。印度的一項研究表明，在砷污染地區的居民中，咳嗽的患病率很高，攝入砷的水平和咳嗽的流行有顯著的關聯。砷資源在全球分布不均，土壤中砷的平均值估計為6.83mg/kg。中國是世界上污染最嚴重的國家之一，數以百萬計的人通過土壤和水接觸到砷。因此，對污染土壤的修復研究就顯得尤為重要。

生物炭是生物質在限氧條件下熱解制備的碳質材料，具有成本低廉、來源豐富等優點。由于其獨特性質(官能團含量豐富、陽離子交換能力強、化學性質穩定等)，常被用于去除土壤和水體中重金屬和有機污染物，可降低污染物在土壤中的遷移率，降低生物有效性。

碳酸鈣(CaCO₃)是自然界中廣泛存在的一種礦物質,按來源可分為生物源碳酸鈣和礦物源碳酸鈣。與礦物源CaCO₃相比,生物源CaCO₃如貝殼、蛋殼等沒有經受去有機化作用和高溫高壓的石化作用,形成周期短,具有環保和可再生特性,近年來在復合材料的應用方面受到廣泛關注。

發明內容

本發明的目的是在常壓下，將過了20目篩的桑樹桿粉末與商業礦物源碳酸鈣以一定質量比混合均勻后，分別放入馬弗爐400～600℃下炭化2～4小時后，用瑪瑙研磨缽研磨過100目篩，得碳酸鈣生物質炭復合材料。

具體步驟為：

(1)將桑樹桿去皮，先破碎成塊狀，再用萬能粉碎機粉碎成粉末狀，過20目篩，置于烘箱中50℃～70℃烘干，得桑樹桿粉末。

(2)將步驟(1)所得桑樹桿粉末與碳酸鈣粉末以質量比7:1～3:1的比例混合均勻后放入坩堝中，再將坩堝放入馬弗爐中，以5℃/min的速度升溫至400～600℃，保持2小時，然后降溫，待溫度降至室溫取出，研磨，過100目篩，即得碳酸鈣生物質炭復合材料。

本發明工藝簡單，易操作。主要以廢棄桑樹桿為原料，大大降低生產成本，所得碳酸鈣生物質炭復合材料對土壤中的砷具有很好的固定效果，能應用于砷污染土壤的修復。以質量百分比10.0％的添加比例將碳酸鈣生物質炭復合材料添加到砷污染土壤(砷含量為603.1mg/kg)中，與未添加碳酸鈣生物質炭復合材料的土壤相比，土壤浸出液砷浸出濃度降低了61.8％。

附圖說明

圖1為本發明實施例制備獲得的碳酸鈣生物質炭復合材料固定土壤中砷的效果圖。

圖2為本發明實施例制備獲得的碳酸鈣生物質炭復合材料的紅外光譜圖。