[發明專利]一種重金屬污染修復劑的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210597810.4
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115007632A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 姚莉;王宏;羅付香;林超文;鄭盛華;蔡愷;王謝;周長秀
• 申請（專利權）人: 四川省農業科學院農業資源與環境研究所
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;C09K17/02;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 四川省方圓智云知識產權代理事務所(普通合伙) 51368
• 代理人: 嚴曉玲

本申請公開了一種重金屬污染修復劑的制備方法與應用。竹竿粉碎過60目篩，與KOH混合均勻，加入1～2倍量水充分攪拌后在室溫下浸漬，隨后干燥，干燥后的竹炭顆粒置于馬弗爐中于炭化處理，結束后進行研磨、粉碎、過篩，酸洗以及表面氧化改性處理，即得一種重金屬污染修復劑。采用本發明制備方法制得的重金屬污染修復劑不僅降低了生物質炭的生產成本，同時在土壤中施入該修復劑后，土壤中重金屬Cd的有效態含量相比于對照都有顯著降低，加入生物質炭前期，重金屬Cd有效態含量下降最快，然后逐漸變緩，并于30～40天時趨于穩定。經測算發現，土壤中重金屬Cd有效態含量在40天時都可降低30％以上。

技術領域

本發明涉及土壤污染修復技術領域，具體涉及一種重金屬污染修復劑的制備方法與應用。

背景技術

近年來，隨著工業發展、廢棄物排放以及農業化肥施用量增加，土壤和水體重金屬污染日趨嚴重。據調查，我國近2000萬公頃的耕地被重金屬污染，約占耕地總面積的1/5，涉及15個省21個地區。而我國江河湖庫底質的污染率高達81％。重金屬具有污染范圍廣、持續時間長、無法被生物降解等特點，并能通過食物鏈不斷在生物體內富集從而嚴重威脅人類健康。針對日益嚴重的重金屬污染問題，采取有效的治理修復措施以保障環境和糧食安全已成為社會關注的熱點問題。

重金屬污染土壤修復方法主要有物理、化學和生物三大類修復方法。當今重金屬污染土壤修復的發展趨勢是現有技術的聯合使用，而化學法則是其中的關鍵技術。化學修復是將一定量的土壤修復劑混合到含有重金屬的土壤中，通過沉淀、吸附或離子交換等作用使重金屬在土壤中的生物有效性和遷移能力降低。目前，土壤重金屬污染修復劑主要有含磷材料、有機物料、黏土礦物、金屬氧化物、生物質炭等。其中，生物質炭是指生物質在完全或部分缺氧的條件下通過300-700℃熱解生成的一類高度芳香化且富含碳的固態顆粒狀物質。生物質炭具有高比表面、強電子交換性、多孔隙和豐富碳質組分等獨特結構，在農業、環境、能源以及功能材料等領域有廣闊的應用前景。農業廢棄物如木材、竹子、作物秸稈、果殼、動物糞便、污泥等都是制備生物質炭的重要原材料。將這些原材料制成生物質炭，不僅實現了廢棄物的資源化，還能減少環境污染。

生物質炭作為一種新型的吸附劑，由于其具有豐富的含氧官能團和較大的比表面積，還可用于吸附污水和土壤中的重金屬、農藥以及POPs等有機污染物。生物質炭施入土壤后可以減少土壤中重金屬有效態含量，抑制重金屬的活性，因此生物質炭的研發和使用對于修復污染的水體和土壤環境具有重要意義。但是，受生物質炭的類型、施用量、土壤性質及肥力、重金屬種類等多方面因素的影響，必須根據土壤條件和重金屬類型選擇合適的生物質炭，才能獲得較好的修復效果。

基于此，本申請擬以竹枝、油菜秸稈、桑枝為原料研制生物質炭并對其進行表面改性，研究其在重金屬污染廢水中的吸附性能以及對土壤中重金屬的鈍化能力，為農業廢棄物資源化利用和四川地區重金屬污染環境的有效修復提供科學依據和技術支持。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中用于修復鎘污染的生物質炭修復效果不佳的缺陷，從而提供一種重金屬污染土壤的修復劑的制備方法與應用。

本申請是通過如下手段實現的：

(一)本申請對生物炭的制備參數進行優化：

1.1生物質炭制備過程

(1)將洗干凈烘干的竹子、油菜秸稈和桑枝剪碎，放入粉碎機粉碎，將粉碎的樣品過60目篩。

(2)按照1:0.5的質量比將植物樣品顆粒與KOH進行均勻混合，加入微量水充分攪拌后在室溫下浸漬24h，之后將浸漬的物料在100℃烘干6h，干燥后置于石英坩堝內。

(3)在馬弗爐中于300、400、500℃溫度下分別炭化3、4、5h。將炭化完成的生物質炭稱重，計算出每種的成炭率。再將生物質炭放到研缽中研磨、粉碎、過篩。