一种生物质炭土壤重金属修复剂及其应用方法技术

本发明专利技术提供一种生物质炭土壤重金属修复剂及其制备方法与应用，所述生物质炭土壤重金属修复剂按重量百分比计，由10份重金属固化剂和1‑10份的土壤改良剂组成，所述重金属固化剂为氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭，所述土壤改良剂为麦饭石、石灰、锯末、壳聚糖、硅酸盐黏土、膨胀蛭石粉、有机肥中的一种或多种，将所述生物质炭土壤重金属修复剂均匀布施在污染土壤上，再进行翻耕，使其均匀混合，堆放陈化10‑20d，即可完成修复过程，本申请所述土壤重金属修复剂使用方便，修复快，对重金属的去除效果显著，修复效果好。

A heavy metal remediation agent for biochar soil and its application

【技术实现步骤摘要】
一种生物质炭土壤重金属修复剂及其应用方法
本专利技术涉及重金属污染修复
，具体涉及一种生物质炭土壤重金属修复剂及其应用方法。
技术介绍
土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致，由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累.转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链在人体内蓄积，重金属进入人体后悔造成人体机能紊乱，严重危害人体健康，因此，采取有效措施来改善土壤重金属污染迫在眉睫。目前针对土壤重金属修复的方法可以分为三种：物理方法、化学方法和生物方法，物理方法包括深翻法、客土法等，化学方法包括淋洗法、钝化法等，生物方法包括植物修复法和微生物修复法，其中，钝化法因其操作简便、修复周期短等优点，成为具有较好前景的土壤重金属污染修复技术，而现有的钝化剂或固定剂存在钝化稳定性不高、固定强度低的缺点，当外界环境发生改变时，重金属离子容易重新释放，极大影响钝化效果。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种生物质炭土壤重金属修复剂及其应用方法。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：一种生物质炭土壤重金属修复剂，按重量百分比计，由10份重金属固化剂和1-10份的土壤改良剂组成，所述重金属固化剂为氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭，所述土壤改良剂为麦饭石、石灰、锯末、壳聚糖、硅酸盐黏土、膨胀蛭石粉、有机肥中的一种或多种；优选的，所述重金属固化剂由氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭和二硫化钼-聚苯胺复合物微球组成，其相对质量比例为10:1-10；进一步优选的，所述二硫化钼-聚苯胺复合物中掺有富里酸；优选的，所述生物质炭土壤重金属修复剂作用的重金属为Cr、Cd、Hg、Pb的一种或多种；优选的，所述氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭的制备包括以下步骤：植物残体清洗后干燥，粉碎过200目筛，粉体入坩埚，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，保温2h，冷却后得到生物质炭粉，将生物质炭粉与氧化石墨烯混合均匀，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，并保持4h进行热解，自冷后水洗至中性，干燥制得；优选的，所述植物残体为椰子壳、秸秆、水葫芦或蔗渣；优选的，所述掺有富里酸的二硫化钼-聚苯胺复合物的制备包括以下步骤：将二氧化硅超声分散在1mol/L的盐酸溶液中，料液比为1：15-20g/L，加入与二氧化硅等质量的苯胺、二氧化硅质量30-50％的纳米二硫化钼、二氧化硅质量5-12％的富里酸，混合均匀后，在冰水浴条件下，逐滴滴加体系体积25％的0.4g/mL的过硫酸铵-盐酸溶液，盐酸溶液浓度为1mol/L，在继续搅拌反应24h，滤出沉淀，乙醇和蒸馏水分别洗涤后转入过量的5％氢氟酸溶液中，机械搅拌1h后滤出沉淀，乙醇和蒸馏水分别洗涤，干燥制得。本申请还提供一种前述生物质炭土壤重金属修复剂的应用方法，使用量为100-300kg/亩，将所述生物质炭土壤重金属修复剂均匀布施在污染土壤上，再进行翻耕，使其均匀混合，堆放陈化10-20d，完成修复过程。本专利技术的有益效果为：(1)介孔碳材料具有大的比表面积和三维孔道结构，能够对重金属离子进行吸附，但选择性较低，而化学氧化接枝含氧官能团可以提高其吸附效果，但改性引起的微孔堵塞、孔容变小也会降低吸附效率，本申请以氧化石墨烯为修饰材料，在增加表面含氧官能团的同时保持生物质炭的三维微孔结构，提高吸附驱动力和选择性，增大吸附效率。(2)聚苯胺具有特殊的掺杂机制和优异的化学、电化学性能及通用型聚合物共混加工性、环境稳定性、抗腐蚀性，且具有苯式(还原单元)-醌式(氧化单元)结构，与二硫化钼的复合物具有强的化学稳定性，可以起到钝化、稳定重金属的作用，将其与改性介孔生物质炭材料混合，不仅可以增强钝化和固定作用，还可以适应不同的土壤环境，提高其使用普适性。(3)富里酸结构含有大量酚羟基、羰基等基团，因而可与金属离子和包括有毒有害物质在内的有机物发生相互作用，影响其环境化学行为，降低有害物质的生物吸收，同时由于聚苯胺具有独特的掺杂机制，使得掺杂复合物表现出对重金属离子的高选择性清除。(4)本申请提供的技术方案还可以包括土壤改良剂，在固定重金属、降低其生物利用度的同时，可改善土壤生态环境，起到同步修复、改良污染土壤的作用。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1一种生物质炭土壤重金属修复剂，以质量份数计，包括10份的氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭和6份的二硫化钼-聚苯胺复合物微球，还包括2份的麦饭石、1.5份的锯末、1份的壳聚糖和2份的硅酸盐黏土，所述氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭的制备包括以下步骤：椰子壳清洗后干燥，粉碎过200目筛，粉体入坩埚，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，保温2h，冷却后得到生物质炭粉，将生物质炭粉与氧化石墨烯混合均匀，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，并保持4h进行热解，自冷后水洗至中性，干燥制得所述氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭；所述二硫化钼-聚苯胺复合物的制备包括以下步骤：将二氧化硅超声分散在1mol/L的盐酸溶液中，料液比为1：15-20g/L，加入与二氧化硅等质量的苯胺、二氧化硅质量30-50％的纳米二硫化钼、二氧化硅质量7％的富里酸，混合均匀后，在冰水浴条件下，逐滴滴加体系体积25％的0.4g/mL的过硫酸铵-盐酸溶液，盐酸溶液浓度为1mol/L，在继续搅拌反应24h，滤出沉淀，乙醇和蒸馏水分别洗涤后转入过量的5％氢氟酸溶液中，机械搅拌1h后滤出沉淀，乙醇和蒸馏水分别洗涤，干燥制得。实施例2一种生物质炭土壤重金属修复剂，以质量份数计，包括10份的氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭和6份的二硫化钼-聚苯胺复合物微球，还包括2份的麦饭石、1.5份的锯末、1份的壳聚糖和2份的硅酸盐黏土，所述氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭的制备包括以下步骤：椰子壳清洗后干燥，粉碎过200目筛，粉体入坩埚，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，保温2h，冷却后得到生物质炭粉，将生物质炭粉与氧化石墨烯混合均匀，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，并保持4h进行热解，自冷后水洗至中性，干燥制得所述氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭；所述二硫化钼-聚苯胺复合物的制备包括以下步骤：将二氧化硅超声分散在1mol/L的盐酸溶液中，料液比为1：15-20g/L，加入与二氧化硅等质量的苯胺、二氧化硅质量30-50％的纳米二硫化钼，混合均匀后，在冰水浴条件下，逐滴滴加体系体积25％的0.4g/mL的过硫酸铵-盐酸溶液，盐酸溶液浓度为1mol/L，在继续搅拌反应24h，滤出沉淀，乙醇和蒸馏水分别洗涤后转入过量的5％氢氟酸溶液中，机械搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质炭土壤重金属修复剂，其特征在于，按重量百分比计，由10份重金属固化剂和1-10份的土壤改良剂组成，所述重金属固化剂为氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭，所述土壤改良剂为麦饭石、石灰、锯末、壳聚糖、硅酸盐黏土、膨胀蛭石粉、有机肥中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质炭土壤重金属修复剂，其特征在于，按重量百分比计，由10份重金属固化剂和1-10份的土壤改良剂组成，所述重金属固化剂为氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭，所述土壤改良剂为麦饭石、石灰、锯末、壳聚糖、硅酸盐黏土、膨胀蛭石粉、有机肥中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的一种生物质炭土壤重金属修复剂，其特征在于，所述重金属固化剂由氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭和二硫化钼-聚苯胺复合物微球组成，其相对质量比例为10:1-10。


3.根据权利要求2所述的一种生物质炭土壤重金属修复剂，其特征在于，所述二硫化钼-聚苯胺复合物中掺有富里酸。


4.根据权利要求1所述的一种生物质炭土壤重金属修复剂，其特征在于，所述生物质炭土壤重金属修复剂作用的重金属为Cr、Cd、Hg、Pb的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的一种生物质炭土壤重金属修复剂，其特征在于，所述氧化石墨烯修饰的介孔生物质炭的制备包括以下步骤：植物残体清洗后干燥，粉碎过200目筛，粉体入坩埚，氮气气氛保护下，以升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，保温2h，冷却后得到生物质炭粉，将生物质炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗春，沈华光，孙连城，李世立，焦海洋，赵卫洪，
申请(专利权)人：江苏华东新能源勘探有限公司江苏省有色金属华东地质勘查局八一三队，
类型：发明
国别省市：江苏;32