一种新型土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种新型土壤修复剂及其制备方法和应用，包括如下重量份的原料：再生后的活性炭材料40

【技术实现步骤摘要】
一种新型土壤修复剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种新型土壤修复剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着国民经济的高速增长，矿产资源开发速度不断加快，形成大面积的金属矿山采空区和废弃地，土壤中存在重金属污染，并且随着城市产业结构优化和布局调整，许多企业或生产经营单位陆续搬迁，原有土地利用性质陆续发生改变，建设用地及其周边地区产生一定程度的土壤污染。随着国家高度重视生态文明建设，重金属污染土壤修复是其中不可回避的问题。因此，有必要深入进行相关研究，努力寻求最优解决方案。
[0003]现有技术中,根据土壤修复原理可分为物理、化学、生物、电气和热修复五种,具体方法为覆盖、封装、填埋、土壤冲洗、电动萃取、稳定化/固化、玻璃化、植物修复及微生物修复。这些技术具有相应的优缺点和适用性，覆盖、封装和填埋适用于污染严重面积小的区域；土壤冲洗工程量大,需要对螯合剂进行处理；电动萃取适用于浅层、低浓度污染场地，处理时间长；稳定化/固化应用广泛，但不能从土壤中根除重金属；植物修复需提高效率。因此亟需合适的修复技术和修复剂对于重金属污染土壤再利用。
[0004]化工行业经吸附或脱色后的失效活性炭大部分都作为废弃物处理，大大提升了生产成本。不少企业对于失效的活性炭往往没有密封贮存，自然暴露在空气中，活性炭内部被吸附的有害物会再次释放出来，造成二次空气污染。如果防渗、防扬散等贮存条件不好，极易造成水和土壤的二次污染，这极大地限制了活性炭的应用规模。2020年中国的废弃活性炭产生量为 20多万吨，这些活性炭70％作为废弃物来焚烧或者填埋。所以，研究废弃活性炭再利用或再生的方法引起了越来越多学者的关注。而利用生物质废弃材料制备活性炭，已经成为研究热点且取得相关研究成果。
[0005]专利CN107935784A公开了一种活性炭基肥土壤修复剂及其制备方法，按原料的总重量的百分含量计，由如下原料制成：活性炭粉30
‑
75％、腐殖酸0
‑
40％、木醋液20
‑
30％和微生物菌剂4
‑
6％。此专利技术的活性炭基肥土壤修复剂，具有修复和改良土壤、减轻环境污染、提高食品安全、增产提质的显著功效，但微生物菌剂对环境要求较高，对土壤本身的pH要求严苛，因此修复能力有限。
[0006]专利CN110304630B公开了一种鸡粪/玉米秸秆复合共热解活性炭土壤修复剂及其制备方法与应用。该方法包括如下步骤：(1)将鸡粪和玉米秸秆分别干燥后粉碎、过筛，得到鸡粪粉末和玉米秸秆粉末；(2)将鸡粪粉末与玉米秸秆粉末混合均匀，然后加入粘结剂，加热搅拌均匀，造粒并干燥，得到复合球形颗粒；(3)将复合球形颗粒升温至400～600℃炭化1～2h，再升温至750～850℃并通入水蒸气活化20～40min，再冷却至室温，得到鸡粪/玉米秸秆复合共热解活性炭土壤修复剂。该专利技术获得的活性炭土壤修复剂比表面积高，具有丰富的孔隙结构，有利于进行物理吸附，但是鸡粪作为原料地域要求高，产量小。

技术实现思路

[0007]为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种新型土壤修复剂，其由废弃活性炭与污泥协同制备而成，实现了废弃活性炭材料和污泥材料的再生资源化利用，其通过吸附和/或化学反应脱除土壤中的多种重金属污染物，实现修复作用。为此，本专利技术还提供一种上述新型土壤修复剂的制备方法和应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术的第一方面，提供一种新型土壤修复剂，包括如下重量份的原料：
[0010]再生后的活性炭材料40
‑
80份、外加剂14
‑
70份和污泥20
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80份；
[0011]其中，各原料混合后，在惰性气体环境下进行炭化处理，炭化处理的温度为200
‑
800℃，处理时间为1
‑
2h。
[0012]经过试验验证，炭化处理温度优选为400
‑
800℃，随着炭化温度提升，碳材料热解组分增加，外加剂热解更为完全，最终材料生成的孔隙更多。
[0013]具体地，所述污泥为市政污泥、造纸污泥等非危废类污泥。
[0014]具体地，所述污泥提前进行预处理，经预处理后的所述污泥的含水率≤10％，粒径≥200 目，干基有机质含量为20
‑
60wt％，干基灰分含量为30
‑
75wt％，干基固定碳含量为2
‑
15wt％。
[0015]具体地，所述污泥的预处理过程包括但不限于好氧发酵处理、厌氧消化处理、热干化处理和低温带式干化处理中的一种。
[0016]具体地，所述再生后的活性炭材料为由废弃活性炭经脱硫和/或脱硝处理后，再经高温蒸汽再生而成，再生后的活性炭材料粉碎后的粒径≤200目。
[0017]具体地，所述高温蒸汽再生温度为400
‑
700℃，再生时间为1
‑
4h，水炭比为0.5
‑
2。
[0018]经过试验验证，高温蒸汽再生过程虽然对材料的孔隙具有一定的恢复能力，但是，材料的孔隙结果主要取决于后续的炭化处理过程，因此，为了达到节能效果，高温蒸汽再生温度优选为400
‑
500℃。
[0019]具体地，所述外加剂为焦油、粘土、沥青、水玻璃、硅溶胶、腐殖酸钠、CMC、聚乙二醇、聚乙烯醇、酚醛树脂、尿素、聚合磷酸钠、P2O5、K2O、纳基膨润土中的一种或多种的混合物。
[0020]本专利技术的第二方面，提供一种上述新型土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
[0021]S1、将废弃活性炭经脱硫和/或脱硝处理后，再经高温蒸汽再生、粉碎过筛得到粉状再生活性炭材料；
[0022]S2、经预处理后的污泥，再经干燥脱水、粉碎过筛得到粉状污泥；
[0023]S3、将步骤S1中制得的再生活性炭材料、步骤S2中制得的污泥和外加剂按比例混合均匀得到干混合物，干混时间为5
‑
15min；
[0024]S4、将步骤S3中制得的干混合物加水混合均匀，得到湿混合物，湿混时间为5
‑
15min，水的加入量为湿混合物总量的10
‑
30wt％；
[0025]S5、将步骤S4中制得的湿混合物造粒，并将其置于惰性气体环境下进行炭化处理，炭化处理的温度为200
‑
800℃，反应时间为1
‑
2h，即得新型土壤修复剂。
[0026]优选地，惰性气体氛围为氮气、氩气、氦气中的一种或多种；优选为氮气。炭化处理过程中惰性气体的流量为6
‑
15L/min。
[0027]具体地，所述步骤S5中，湿混合物造粒后得到的混合颗粒的直径为8
‑
10mm，长度为4
‑
20mm。
[0028]采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型土壤修复剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：再生后的活性炭材料40
‑
80份、外加剂14
‑
70份和污泥20
‑
80份；其中，各原料混合后，在惰性气体环境下进行炭化处理，炭化处理的温度为200
‑
800℃，处理时间为1
‑
2h。2.根据权利要求1所述的新型土壤修复剂，其特征在于，所述污泥为市政污泥、造纸污泥等非危废类污泥。3.根据权利要求2所述的新型土壤修复剂，其特征在于，所述污泥提前进行预处理，经预处理后的所述污泥的含水率≤10％，粒径≥200目，干基有机质含量为20
‑
50wt％，干基灰分含量为30
‑
70wt％，干基固定碳含量为2
‑
15wt％。4.根据权利要求3所述的新型土壤修复剂，其特征在于，所述污泥的预处理过程包括好氧发酵处理、厌氧消化处理、热干化处理和低温带式干化处理。5.根据权利要求1所述的新型土壤修复剂，其特征在于，所述再生后的活性炭材料为由废弃活性炭经脱硫和/或脱硝处理后，再经高温蒸汽再生而成。6.根据权利要求5所述的新型土壤修复剂，其特征在于，所述高温蒸汽再生温度为400
‑
700℃，再生时间为1
‑
4h，水炭比为0.5
‑
2。7.根据权利要求1所述的新型土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，
申请(专利权)人：城康材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：