一种负载腐植酸的生物质炭、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种负载腐植酸的生物质炭、制备方法及其应用，包括如下步骤：将生物质炭与腐植酸钠在水中分散均匀，搅拌状态下缓慢加入木醋液，均匀后静置使腐植酸沉积在生物质炭表面，充分老化后过滤，取滤饼干燥破碎，得负载腐植酸生物质炭材料。该材料是用木醋液酸化腐植酸钠沉积在生物质炭表面，形成负载腐植酸的生物质炭材料，其对有机物吸附固化能力更高，可用于有机污染土壤的原位修复治理。

【技术实现步骤摘要】
一种负载腐植酸的生物质炭、制备方法及应用
本专利技术属于工业污染土壤治理修复
，具体涉及一种负载腐植酸的生物质炭及其制备方法与应用。
技术介绍
随着我国工业的不断发展，化石燃料的大量燃烧、工业污水的直接排放、石油的泄漏等，促使土壤中有机污染物持续增加。进入土壤中的石油污染物不仅会改变土壤的理化性质和生物特性，还会影响农作物的生长，最终影响人类健康。例如萘作为简单的多环芳烃（PAHs）的代表，也是石油污染土壤中常见的成分，常常被用作典型的研究PAHs降解的代表化合物。腐植酸是土壤中广泛存在的天然物质，是土壤有机质的重要组成部分，因其成本低、来源广、属于天然有机物质等优点，含有羧基、羰基、酚羟基、醇羟基、胺基等多种活性官能团以及特殊的网状结构，能与有机物中的官能团发生相互作用，表现为离子键、共价键、氢键、疏水性分配和电子转移等多种吸附作用力，通过吸附固化来修复土壤有机污染和石油污染。诸多学者就腐植酸修复石油污染的土壤进行了大量的试验与研究，Xing（EnvironmentalPollution,2001,111(2),303-309），Gunasekara（JournalofEnvironmentalQuality,2003,32(1),240-246）和Pellegrino（腐植酸,2008,(3),34-40）均证实了腐植酸不仅可以利用其吸附性能修复土壤有机污染，还可以作为化学天然表面活性剂的替代品，来处理比较严重的石油污染土壤。杨坤（环境科学学报,2017,37(11),4277-4286）发现腐植酸对多环芳烃PAHs有良好的吸附和降解作用，Gu（JournalofHazardousMaterials,2011,198,232-240）证实了腐植酸对萘的吸附作用来处理萘工业废水。以腐植酸为基础的复合修复材料是未来土壤治理及修复的主要趋势。DeSouzaJB（BrazilianChemicalSociety,2012,23(4),610-617）证实经过活化的腐植酸可显著提高吸附、络合能力，酸化是一种有效活化腐植酸的方法。木醋液是一种来源于木炭生产废液，其富含有机酸类物质，易降解，容易被土体接受，价格尤为低廉，在土壤改良中具有很大的应用前景，可活化腐植酸来提升修复性能。
技术实现思路
木醋液来源于工业中木炭生产废液，腐植酸钠从褐煤中提取，生物质炭是玉米秸秆燃烧，通过经限氧裂解炭化技术制得。因此，通过天然有机酸木醋液将腐植酸钠沉积到生物质炭，制备一种负载腐植酸的生物炭材料，不仅可有效修复治理污染土壤，还可以提高大量废弃的工、农业低值资源的利用率，节约社会自然资源。本专利技术采取技术方案如下：一种负载腐植酸的生物质炭及其制备方法，包括以下步骤：（1）将生物质炭（BC）风干粉碎过100目筛，腐植酸钠（HA）研磨过100目筛，木醋液（WV）静置7天过滤、蒸馏；（2）按质量百分比将生物质炭和腐植酸钠均匀分散于水中，保持搅拌，滴入木醋液，搅拌均匀，静置待腐植酸沉积在生物质炭表面，老化14天，过滤，取出滤饼；（3）将滤饼风干、研碎，过100目筛，即得到负载腐植酸生物质炭材料，记为xBC-yHA/zWV，其中x=1.5，y=1~2，z=1，x,y,z为三种原料的质量比。进一步的，步骤（1）中所述生物质炭是玉米秸秆燃烧，通过经限氧裂解炭化技术制得。进一步的，步骤（1）中所述腐植酸钠为工业品，风化煤腐植酸钠，黑褐色固体，游离值为52%，溶解度>80g，水溶液呈棕色，pH值为10.36，密度为0.725kg·L-1。进一步的，步骤（1）中所述木醋液是木炭制造工艺产生的废液静置7天，过滤、蒸馏并收集120~150℃馏分，此馏分为淡黄色澄清液体，醋酸占80.40%(质量分数，下同)，苯酚8.03%，酮、醇类10.58%，其他0.99%，pH值为2.45，比重为1.0181，密度为0.998kg·L-1。进一步的，步骤（2）中所述三种原料分散水中所得混合溶液的pH=4-6。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术可用于治理有机污染土壤；（2）本专利技术以工业生产木炭产生的木醋液废液、风化煤和褐煤中产生的腐植酸钠以及麦秸秆制得的生物质炭作为原料，原料充分易得，价格低廉，能够达到变废为宝的效果；（3）本专利技术提出的腐植酸制备方法，用木醋液代替盐酸或硝酸酸化腐植酸钠，增强了腐植酸的吸附能力、绿色环保、不给土壤带来二次污染；（4）本专利技术通过腐植酸钠、木醋液和生物质炭相互协同作用，使得该材料在有机污染土壤的修复治理中表现突出，对有机污染土壤的修复治理具有重要意义。附图说明图1（a）是生物质炭-腐植酸（BC-HA）结合萘前后的红外光谱图;1（b）是生物质炭-腐植酸/木醋液（BC-HA/WV）结合萘前后的红外光谱图；图2是生物质炭（BC）的扫描电镜图；图3是生物质炭-腐植酸（BC-HA）的扫描电镜图；图4是生物质炭-腐植酸/木醋液（BC-HA/WV）的扫描电镜图；图5（a）是生物质炭-腐植酸（BC-HA）的C1s高分辨谱图;图5（b）是生物质炭-腐植酸/木醋液（BC-HA/WV）的C1s高分辨谱图;图5（c）是生物质炭-腐植酸（BC-HA）结合萘后的C1s高分辨谱图;图5（d）是生物质炭-腐植酸/木醋液（BC-HA/WV）结合萘后的C1s高分辨谱图。具体实施方式为了更好的阐述本专利技术，下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步说明，实施例是对本专利技术的解释，并不会对本专利技术构成任何限定。以下实施例用来解释本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。实施例1-8负载腐植酸的生物质炭材料的制备实施例1：将生物质炭、腐植酸钠和木醋液三者质量比为1.5:1:1制成修复材料（BC-HA/WV），其中生物质炭为42.8%、腐植酸钠为28.6%、木醋液为28.6%，将混合材料老化一周，风干研碎，过100目筛，即得到BC-HA/WV；实施例2：将生物质炭、腐植酸钠和木醋液三者质量比为1.5:1.5:1制成修复材料（BC-1.5HA/WV），其中生物质炭为37.5%、腐植酸钠为37.5%、木醋液为25.0%，将混合材料老化一周，风干研碎，过100目筛，即得到BC-1.5HA/WV；实施例3将生物质炭、腐植酸钠和木醋液三者质量比为1.5:2:1制成修复材料（BC-2HA/WV），其中生物质炭为42.8%、腐植酸钠为38.1%、木醋液为19.1%，将混合材料老化一周，风干研碎，过100目筛，即得到BC-2HA/WV；实施例4：将生物质炭、腐植酸钠和木醋液三者质量比为1.5:2:0制成修复材料（BC-HA），其中生物质炭为42.8%、腐植酸钠为57.2%，将混合材料老化一周，风干研碎，过100目筛，即得到BC-HA；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载腐植酸的生物质炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将生物质炭与腐植酸钠在水中分散均匀，搅拌状态下缓慢加入木醋液，均匀后静置使腐植酸沉积在生物质炭表面，老化，过滤，取滤饼干燥破碎，得负载腐植酸生物质炭材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载腐植酸的生物质炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将生物质炭与腐植酸钠在水中分散均匀，搅拌状态下缓慢加入木醋液，均匀后静置使腐植酸沉积在生物质炭表面，老化，过滤，取滤饼干燥破碎，得负载腐植酸生物质炭材料。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生物质炭与腐植酸钠为不超过100目的粉体。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生物质炭、腐植酸钠、木醋液的质量比为1.5:(1-2):1。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质炭由玉米秸秆燃烧经限氧裂解炭化技术得到。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐植酸钠由风化煤、褐煤或者泥炭得到，游离值不低于52%，溶解度>80g，水溶液呈棕...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱军峰，高薇春，卢国强，刘雪琪，张光华，牛育华，李俊国，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61