[發明專利]用于修復土壤-地下水苯胺污染的有機生物炭及修復方法

在審

• 申請號: 202111467047.5
• 申請日: 2021-12-02
• 公開（公告）號: CN114540036A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 宋立杰;劉惠;李響;丁子貞;余毅;邰俊;張瑞娜
• 申請（專利權）人: 上海市環境工程設計科學研究院有限公司;上海環境衛生工程設計院有限公司;東華大學
• 主分類號: C09K17/04
• 分類號: C09K17/04;C09K17/08;B09C1/08;B09C1/00
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 顧蘭芳

本發明涉及環境修復技術領域，提供了一種用于修復土壤?地下水苯胺污染的有機生物炭及修復方法。該有機生物炭制備原料包括：剩余污泥、餐廚垃圾、及其發酵沼渣等。首先按一定比例將剩余污泥、餐廚垃圾、及其發酵沼渣混合。然后將剩余污泥、餐廚垃圾、及其發酵沼渣混合物浸漬在金屬離子溶液中，同時攪拌浸漬液并進行超聲預處理。將混合物烘干，并在惰性氣體氛圍下負載金屬物質，形成有機生物炭。炭材料原料易得，制作方便，可實現“以廢治廢”。此炭材料表面可產生持久性自由基用于土壤?地下水苯胺污染物的氧化降解，可用于改善土壤條件，實現固廢的資源化，是一種綠色的土壤?地下水修復材料。

技術領域

本發明屬于環境修復技術領域，具體涉及一種用于修復土壤-地下水苯胺污染的有機生物炭，以及采用該有機生物炭進行苯胺污染土壤-地下水修復的方法。

背景技術

苯胺是化工行業生產各種原料的主要前體物質，廣泛應用于染料、石油、橡膠等領域。然而，苯胺有急性毒性的特點，苯胺廢水的排放易導致土壤-地下水的污染，甚至會造成生態紊亂、危害人體健康等不良狀況。目前，原位化學氧化技術通常與高級氧化技術結合，可同時有效處理土壤-地下水的復合污染物。高級氧化技術是利用自由基的強氧化性將污染物降解，包括過硫酸鹽氧化法、Fenton試劑法等，具有高效、適用范圍廣等優勢。然而，過量使用這些高級氧化藥劑不僅會導致成本高，還將破壞土壤中的有機物質及微生物群落。因此，尋求一種高效、環保、經濟的修復方法對實際土壤-地下水苯胺污染修復具有現實意義。

近來，生物炭在環境領域受到廣泛關注。生物炭是生物質(活性污泥、木材、農作物廢棄物等)經炭化技術生成的固體物質，具有含碳量高、多孔、比表面積大、離子交換能力強、表面含豐富官能團等特性，可用于改善土壤條件、去除污染物等。如專利號CN112028223A、CN105441364A均公開了采用活性污泥進行苯胺廢水處理的方法。

目前，固體廢物處置是世界范圍內一個新興的關鍵問題，固體廢物有產量大、處理難度大、成本高、易造成二次污染等特性，然而有些有機質含量高的固體廢物(如餐廚垃圾、剩余污泥、沼渣等)具有資源性(如厭氧發酵產酸、厭氧消化產氣、土壤改良、炭原料等)，可實現固體廢物的資源化。因此，以餐廚垃圾、剩余污泥、沼渣等為原料制備有機生物炭并用于土壤-地下水苯胺污染修復進而實現“以廢治廢”是一個重要的研究方向。

發明內容

本發明是為解決上述問題而進行的，以有機質含量高的餐廚垃圾、剩余污泥、沼渣等固體廢物為原料制備有機生物炭，該有機生物炭可實現土壤-地下水苯胺污染的降解修復，進而實現“以廢治廢”的理念。

為了達到上述目的，本發明第一方面，提供了用于修復土壤-地下水苯胺污染的有機生物炭，通過如下方法制備得到：將剩余污泥、餐廚垃圾及二者發酵沼渣按一定干基比例混合，混合后浸沒于多金屬離子溶液中超聲預處理，脫水后烘干，并在惰性氣體氛圍中發生熱反應后制備得到。

優選的，剩余污泥、餐廚垃圾及二者發酵沼渣的干基質量比例分別為15-30％、35-50％、 20-50％。

優選的，發酵沼渣的制備方法如下：剩余污泥取自污水處理廠，餐廚垃圾選擇剩飯剩菜。將餐廚垃圾與剩余污泥以干重比3～12:1混合作為發酵底物，配置發酵底物揮發性懸浮固體濃度為30-80g/L的發酵溶液，并進行厭氧發酵，發酵條件設置為溫度30-50℃，pH 為5-9，時間為12-30d，轉速為100-300rpm；發酵后，發酵液經6000-12000rpm離心去除上清液獲得所述發酵沼渣。

優選的，多金屬離子溶液中，金屬離子選擇鋁、鐵、鎂、鈣中的一種或多種；以混合物干基質量為基準，鋁、鐵、鎂、鈣離子的質量百分比分別為1.0-4.0w％、0.5-2w％、0.2-1.0w％、0.5-2.0w％。

優選的，浸沒時，多金屬離子溶液中浸漬溶液體積為混合物體積的1-3倍；混合物浸沒的同時攪拌浸漬液，其中混合物在金屬離子溶液中的浸沒時間為5-12h。