[發(fā)明專利]凍融環(huán)境同步處理鎘砷的富鐵磁性生物炭的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210355634.3
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114682216A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉軍;王一;王松;鞏宗強;賈春云;孫犁宗;侯偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B09C1/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發(fā)明涉及生物炭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富鐵磁性生物炭的制備方法及所得富鐵磁性生物炭在吸附重金屬污染中的應(yīng)用。將磁性生物炭浸入FeCl₃溶液中，攪拌條件下將體系pH值調(diào)節(jié)至7?12，而后室溫下靜置24?36h，過濾，烘干即得富鐵磁性生物炭。本發(fā)明改性后的生物炭可以實現(xiàn)土壤重金屬Cd?As復(fù)合污染同步穩(wěn)定化修復(fù)。且改性后生物炭適用性更強，在土壤不同含水率條件下，富鐵磁性生物炭仍對Cd?As有著較佳的穩(wěn)定效果；在經(jīng)過凍融作用后，仍可降低土壤中30％以上Cd?As有效態(tài)含量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物炭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凍融環(huán)境同步處理鎘砷的富鐵磁性生物炭的制備方法及所得富鐵磁性生物炭在吸附重金屬污染中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

重金屬鎘(Cd)和砷(As)是兩種毒性較強且易被農(nóng)作物吸收富集的兩種元素，由于Cd和As在土壤中化學(xué)性質(zhì)不同及賦存形態(tài)的差異，使得在治理過程中常常顧此失彼，難以做到共同修復(fù)。

目前土壤重金屬修復(fù)方法可以分為化學(xué)修復(fù)、物理修復(fù)、生物修復(fù)，化學(xué)修復(fù)中固化-穩(wěn)定化技術(shù)是目前較為成熟且應(yīng)用廣泛的一種修復(fù)技術(shù)，其原理是向污染土壤投加一些吸附或惰性材料，使重金屬被包裹固定，由此或可改變重金屬的賦存形態(tài)，進而降低其生物有效性。

生物質(zhì)炭是土壤重金屬穩(wěn)定化修復(fù)中常用的材料，但是原始的生物碳往往吸附能力有限，雖然對土壤中Cd的穩(wěn)定的效果不錯，但對As效果不佳。要做到Cd-As的同步修復(fù)，還需對生物碳進行改性處理。目前含鐵材料已廣泛應(yīng)用于土壤As污染修復(fù)，例如含F(xiàn)eCl₃、FeCl、FeO、Fe₂O₃材料可促進不穩(wěn)定狀態(tài)的As向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移，所以將生物炭與鐵元素相結(jié)合，對穩(wěn)定化修復(fù)土壤Cd-As復(fù)合污染至關(guān)重要。

目前磁性生物炭多用于水體中的重金屬污染修復(fù)，例如水體系統(tǒng)中鎘砷復(fù)合污染，但磁性生物炭是由生物質(zhì)材料改性而來，生物質(zhì)材料孔隙結(jié)構(gòu)有限，所以磁性生物炭含鐵量較低、比表面積較小，對砷元素的吸附量相對較差。同時其較少應(yīng)用于土壤重金屬，且土壤環(huán)境中理化性質(zhì)較為復(fù)雜，要實現(xiàn)土壤重金屬鎘砷同步修復(fù)也較為困難。同時，東北地區(qū)低溫凍融影響，很多重金屬穩(wěn)定化材料的長期效果保持還不能保障。綜上，本發(fā)明針對土壤環(huán)境中Cd-As復(fù)合污染，對磁性生物炭進一步進行優(yōu)化改進。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，以便解決土壤重金屬Cd-As復(fù)合污染問題，并提高穩(wěn)定化效率提供一種富鐵磁性生物炭的制備方法及應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：

一種富鐵磁性生物炭制備的方法，將磁性生物炭浸入FeCl₃溶液中，攪拌條件下將體系pH值調(diào)節(jié)至7-12，而后室溫下靜置24-36h，過濾，烘干即得富鐵磁性生物炭。

所述磁性生物炭與FeCl₃溶液固液比為1:10-1：20；其中，F(xiàn)eCl₃溶液濃度為0.3-0.5mol·L^-1。

所述體系經(jīng)濃度為0.5mol·L^-1的NaOH溶液調(diào)節(jié)至7-12。

所述磁性生物炭為將秸稈粉末浸入含F(xiàn)e²⁺和Fe³⁺的溶液中，攪拌條件下將體系pH值調(diào)節(jié)至7-12，而后密封于60℃水浴2-4h，室溫下靜置24-36h，洗滌后過濾烘干；將烘干后生物質(zhì)材料在無氧條件下熱解，冷卻后即得磁性生物炭。

所述秸稈粉末與含F(xiàn)e²⁺和Fe³⁺的溶液的固液比為1：20-1：40。