一種鐵基生物炭材料、其制備工藝生物炭以及其在土壤污染治理中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵基生物炭材料、其制備工藝生物炭以及其在土壤污染治理中的應(yīng)用，屬于土壤污染處理領(lǐng)域。本發(fā)明首先將水稻秸稈等物質(zhì)混合物炭化，再將其與聚丙烯酰胺混合進(jìn)行發(fā)酵處理后，與草酸混合后，烘干，并與硫化亞鐵進(jìn)行加熱處理后，冷卻至室溫，與聚乙烯醇攪拌，干燥，出料即可。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明制備的生物炭處理含鉻土壤效率高，處理徹底，不會對土壤造成二次污染。
【專利說明】
一種鐵基生物炭材料、其制備工藝生物炭以及其在土壤污染治理中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵基生物炭材料、其制備工藝生物炭以及其在土壤污染治理中的應(yīng)用，屬于土壤污染處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來生物炭材料在重金屬污染修復(fù)方面的應(yīng)用逐步得到重視。生物炭原料來源廣泛，具有大量的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，吸附能力較強(qiáng)，其吸附行為可以影響重金屬在環(huán)境中的迀移、轉(zhuǎn)化、生物生態(tài)效應(yīng)以及受污染的環(huán)境介質(zhì)的控制和修復(fù)等過程。生物炭表面含有大量的羧基、羥基和酸酐等多種官能基團(tuán)以及負(fù)電荷，比表面積較大。施入到土壤后，生物炭能吸附重金屬并將其固定在表面，顯著降低大多數(shù)重金屬的生物有效性，同時能改善土壤物理、化學(xué)和生物特性，使土壤肥力和作物產(chǎn)量均有一定程度的提高。
[0003]但是目前對于含鉻的生物炭的處理還是存在效率低，處理不徹底，同時還會造成土地的其他污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前使用的生物炭處理含鉻土壤效率不高，處理不徹底的問題，提供了一種利用水稻秸桿炭化與硫化亞鐵混合制備鐵基生物炭材料，本發(fā)明制備的生物炭處理含鉻土壤效率高，處理徹底，不會對土壤造成二次污染。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
(1)取I?2kg的水稻稻桿，200?500g的葛根，100?200g蓖麻桿，將其置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎成100?150目的粉末，置于炭化爐中進(jìn)行炭化，控制炭化溫度為300?400°C，炭化I?2h，保溫40?50min，取出，使其自然冷卻至室溫；
(2)將上述處理的炭化后的混合物與聚丙烯酰胺按質(zhì)量比1000:1進(jìn)行混合后，置于發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵處理，并向其加入混合物質(zhì)量20?30 %的沼液，并對其攪拌，使其攪拌均勻后，對其進(jìn)行密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為30?40°C，發(fā)酵I?2天；
(3)待發(fā)酵結(jié)束后，取出，對其過濾，將過濾物與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液按質(zhì)量比5:1進(jìn)行混合后，并對其進(jìn)行攪拌均勻后，將其置于溫度為35?40°C的烘箱中進(jìn)行烘干I?2h，取出，得混合過濾物；
(4)將上述制備的混合過濾物與硫化亞鐵按質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合后置于反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，同時向其通入氮?dú)馀懦磻?yīng)釜的空氣，并控制反應(yīng)釜的溫度為150?200 °C，反應(yīng)時間為30?40min，在反應(yīng)的同時，向其加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的鹽酸，添加的量與混合過濾物的質(zhì)量比為1:20;
(5)待其加熱結(jié)束后，取出混合物，并使其自然冷卻至室溫，將其移至一容器中，并向其加入混合物質(zhì)量10?15%的聚乙烯醇，并對其攪拌直至均勻，待均勻后，對其進(jìn)行低溫干燥，再置于出料機(jī)進(jìn)行攪拌出料，即可。
[0006]將上述制備的生物炭與去離子水按質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合直至均勻，利用噴槍進(jìn)行噴灑于含重金屬鉻的土壤中，平均每平方灑入400?500mL，待灑入結(jié)束后，靜置I?2h即可完成對重金屬的處理。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)生物炭處理含鉻土壤效率高，處理徹底；
(2)對土壤不會造成二次污染；
(3)制備步驟簡單，所需成本低。
【具體實施方式】
[0008]首先取I?2kg的水稻秸桿，200?500g的葛根，100?200g蓖麻桿，將其置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎成100?150目的粉末，置于炭化爐中進(jìn)行炭化，控制炭化溫度為300?400°C，炭化I?2h，保溫40?50min，取出，使其自然冷卻至室溫;再將上述處理的炭化后的混合物與聚丙烯酰胺按質(zhì)量比1000:1進(jìn)行混合后，置于發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵處理，并向其加入混合物質(zhì)量20?30%的沼液，并對其攪拌，使其攪拌均勻后，對其進(jìn)行密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為30?40°C，發(fā)酵I?2天;待發(fā)酵結(jié)束后，取出，對其過濾，將過濾物與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液按質(zhì)量比5:1進(jìn)行混合后，并對其進(jìn)行攪拌均勻后，將其置于溫度為35?40°C的烘箱中進(jìn)行烘干I?2h，取出，得混合過濾物;接著將上述制備的混合過濾物與硫化亞鐵按質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合后置于反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，同時向其通入氮?dú)馀懦磻?yīng)釜的空氣，并控制反應(yīng)釜的溫度為150?200°C，反應(yīng)時間為30?40min，在反應(yīng)的同時，向其加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的鹽酸，添加的量與混合過濾物的質(zhì)量比為1: 20;待其加熱結(jié)束后，取出混合物，并使其自然冷卻至室溫，將其移至一容器中，并向其加入混合物質(zhì)量10?15%的聚乙烯醇，并對其攪拌直至均勻，待均勻后，對其進(jìn)行低溫干燥，再置于出料機(jī)進(jìn)行攪拌出料，即可。將上述制備的生物炭與去離子水按質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合直至均勻，利用噴槍進(jìn)行噴灑于含重金屬鉻的土壤中，平均每平方灑入400?500mL，待灑入結(jié)束后，靜置I?2h即可完成對重金屬的處理。
[0009]實例I
首先取2kg的水稻秸桿，500g的葛根，200g蓖麻桿，將其置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎成150目的粉末，置于炭化爐中進(jìn)行炭化，控制炭化溫度為400°C，炭化2h，保溫50min，取出，使其自然冷卻至室溫;再將上述處理的炭化后的混合物與聚丙烯酰胺按質(zhì)量比1000:1進(jìn)行混合后，置于發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵處理，并向其加入混合物質(zhì)量30%的沼液，并對其攪拌，使其攪拌均勻后，對其進(jìn)行密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為40 V，發(fā)酵2天;待發(fā)酵結(jié)束后，取出，對其過濾，將過濾物與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液按質(zhì)量比5:1進(jìn)行混合后，并對其進(jìn)行攪拌均勻后，將其置于溫度為40°C的烘箱中進(jìn)行烘干2h，取出，得混合過濾物;接著將上述制備的混合過濾物與硫化亞鐵按質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合后置于反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，同時向其通入氮?dú)馀懦磻?yīng)釜的空氣，并控制反應(yīng)釜的溫度為2000C，反應(yīng)時間為40min，在反應(yīng)的同時，向其加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的鹽酸，添加的量與混合過濾物的質(zhì)量比為1: 20;待其加熱結(jié)束后，取出混合物，并使其自然冷卻至室溫，將其移至一容器中，并向其加入混合物質(zhì)量15%的聚乙烯醇，并對其攪拌直至均勻，待均勻后，對其進(jìn)行低溫干燥，再置于出料機(jī)進(jìn)行攪拌出料，即可。將上述制備的生物炭與去離子水按質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合直至均勻，利用噴槍進(jìn)行噴灑于含重金屬鉻的土壤中，平均每平方灑入500mL，待灑入結(jié)束后，靜置2h即可完成對重金屬的處理。生物炭處理含鉻土壤效率高，處理徹底;對土壤不會造成二次污染。
[0010]實例2
首先取Ikg的水稻秸桿，200g的葛根，10g蓖麻桿，將其置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎成100目的粉末，置于炭化爐中進(jìn)行炭化，控制炭化溫度為300°C，炭化lh，保溫40min，取出，使其自然冷卻至室溫;再將上述處理的炭化后的混合物與聚丙烯酰胺按質(zhì)量比1000:1進(jìn)行混合后，置于發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵處理，并向其加入混合物質(zhì)量20%的沼液，并對其攪拌，使其攪拌均勻后，對其進(jìn)行密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為30°C，發(fā)酵I天;待發(fā)酵結(jié)束后，取出，對其過濾，將過濾物與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液按質(zhì)量比5:1進(jìn)行混合后，并對其進(jìn)行攪拌均勻后，將其置于溫度為35°C的烘箱中進(jìn)行烘干lh，取出，得混合過濾物;接著將上述制備的混合過濾物與硫化亞鐵按質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合后置于反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，同時向其通入氮?dú)馀懦磻?yīng)釜的空氣，并控制反應(yīng)釜的溫度為1500C，反應(yīng)時間為30min，在反應(yīng)的同時，向其加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的鹽酸，添加的量與混合過濾物的質(zhì)量比為1: 20;待其加熱結(jié)束后，取出混合物，并使其自然冷卻至室溫，將其移至一容器中，并向其加入混合物質(zhì)量10%的聚乙烯醇，并對其攪拌直至均勻，待均勻后，對其進(jìn)行低溫干燥，再置于出料機(jī)進(jìn)行攪拌出料，即可。將上述制備的生物炭與去離子水按質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合直至均勻，利用噴槍進(jìn)行噴灑于含重金屬鉻的土壤中，平均每平方灑入400mL，待灑入結(jié)束后，靜置2h即可完成對重金屬的處理。生物炭處理含鉻土壤效率高，處理徹底;對土壤不會造成二次污染。
[0011]實例3
首先取2kg的水稻秸桿，300g的葛根，150g蓖麻桿，將其置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎成120目的粉末，置于炭化爐中進(jìn)行炭化，控制炭化溫度為350°C，炭化2h，保溫40min，取出，使其自然冷卻至室溫;再將上述處理的炭化后的混合物與聚丙烯酰胺按質(zhì)量比1000:1進(jìn)行混合后，置于發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵處理，并向其加入混合物質(zhì)量25%的沼液，并對其攪拌，使其攪拌均勻后，對其進(jìn)行密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為35°C，發(fā)酵I天;待發(fā)酵結(jié)束后，取出，對其過濾，將過濾物與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液按質(zhì)量比5:1進(jìn)行混合后，并對其進(jìn)行攪拌均勻后，將其置于溫度為37°C的烘箱中進(jìn)行烘干2h，取出，得混合過濾物;接著將上述制備的混合過濾物與硫化亞鐵按質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合后置于反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，同時向其通入氮?dú)馀懦磻?yīng)釜的空氣，并控制反應(yīng)釜的溫度為1700C，反應(yīng)時間為36min，在反應(yīng)的同時，向其加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的鹽酸，添加的量與混合過濾物的質(zhì)量比為1: 20;待其加熱結(jié)束后，取出混合物，并使其自然冷卻至室溫，將其移至一容器中，并向其加入混合物質(zhì)量13%的聚乙烯醇，并對其攪拌直至均勻，待均勻后，對其進(jìn)行低溫干燥，再置于出料機(jī)進(jìn)行攪拌出料，即可。將上述制備的生物炭與去離子水按質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合直至均勻，利用噴槍進(jìn)行噴灑于含重金屬鉻的土壤中，平均每平方灑入450mL，待灑入結(jié)束后，靜置2h即可完成對重金屬的處理。生物炭處理含鉻土壤效率高，處理徹底;對土壤不會造成二次污染。
【主權(quán)項】
1.一種鐵基生物炭材料、其制備工藝生物炭以及其在土壤污染治理中的應(yīng)用，其特征在于具體制備步驟為: (1)取I?2kg的水稻稻桿，200?500g的葛根，100?200g蓖麻桿，將其置于粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎成100?150目的粉末，置于炭化爐中進(jìn)行炭化，控制炭化溫度為300?400°C，炭化I?2h，保溫40?50min，取出，使其自然冷卻至室溫； (2)將上述處理的炭化后的混合物與聚丙烯酰胺按質(zhì)量比1000:1進(jìn)行混合后，置于發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵處理，并向其加入混合物質(zhì)量20?30 %的沼液，并對其攪拌，使其攪拌均勻后，對其進(jìn)行密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為30?40°C，發(fā)酵I?2天； (3)待發(fā)酵結(jié)束后，取出，對其過濾，將過濾物與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液按質(zhì)量比5:1進(jìn)行混合后，并對其進(jìn)行攪拌均勻后，將其置于溫度為35?40°C的烘箱中進(jìn)行烘干I?2h，取出，得混合過濾物； (4)將上述制備的混合過濾物與硫化亞鐵按質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合后置于反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，同時向其通入氮?dú)馀懦磻?yīng)釜的空氣，并控制反應(yīng)釜的溫度為150?200 °C，反應(yīng)時間為30?40min，在反應(yīng)的同時，向其加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的鹽酸，添加的量與混合過濾物的質(zhì)量比為1:20; (5)待其加熱結(jié)束后，取出混合物，并使其自然冷卻至室溫，將其移至一容器中，并向其加入混合物質(zhì)量10?15%的聚乙烯醇，并對其攪拌直至均勻，待均勻后，對其進(jìn)行低溫干燥，再置于出料機(jī)進(jìn)行攪拌出料，即可。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基生物炭材料、其制備工藝生物炭以及其在土壤污染治理中的應(yīng)用，其特征在于:其具體應(yīng)用步驟為:將上述制備的生物炭與去離子水按質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合直至均勻，利用噴槍進(jìn)行噴灑于含重金屬鉻的土壤中，平均每平方灑入400?500mL，待灑入結(jié)束后，靜置I?2h即可完成對重金屬的處理。
【文檔編號】C09K17/40GK105838378SQ201610159204
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】楊澤平, 趙遠(yuǎn), 張玉虎, 孫向武, 侯國軍, 孫辰鵬, 王樂陽, 張念慈
【申請人】常州大學(xué)