石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法及重金属废水处理应用技术

本发明专利技术公开了一种同步实现石油污染土壤高效无害化与高值资源化的方法。具体是把石油污染土壤和铁盐混合均匀后进行共热解处理，可快速彻底去除石油污染土壤的石油烃类污染物，实现石油污染土壤的高效修复，而且热解后所得富铁炭化土壤具有高效吸附性能，可应用于吸附去除废水中的重金属，实现了石油污染土壤的高值资源化利用。本方法“以废治废”，且具有工艺简单、绿色、高效等优势，是一种环境友好型的石油污染土壤治理方法，促进了石油污染土壤治理模式的革新，实现了土

【技术实现步骤摘要】
石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法及重金属废水处理应用


[0001]本专利技术属于土壤污染防治领域，涉及石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法及重金属废水处理应用。

技术介绍

[0002]在勘探、加工、运输和储存过程中经常发生石油泄漏事故，产生了大量石油污染土壤。石油污染对土壤健康和地下水安全构成严重威胁。石油中的碳氢化合物污染物还可能含有有毒的多环芳烃，对人类健康构成严重威胁。
[0003]目前，针对石油污染土壤的修复技术研究较多，但资源化利用技术研究较少。现有石油污染土壤修复技术主要包括生物修复、热处理、高级氧化和淋洗。生物修复技术成本低廉，但需要较长的处理时间，且难以去除重烃污染物。高级氧化和淋洗技术可以有效去除土壤中的石油烃污染物，但需要投入外源化学品，残留的副产品可能会造成二次污染。
[0004]焚烧、热脱附和热解等热处理技术可以更有效地从土壤中去除石油碳氢化合物污染物，目前得到了广泛应用。然而，热处理后的土壤如何处置是另一个必须考虑的重要问题。目前大多数研究都集中在修复后的石油污染土壤能否安全再利用于农田。然而，农业利用的经济价值相对较低，石油污染土壤中蕴含的高值组分未能得到充分挖掘和利用。常规清洁土壤通常含有粘土矿物、金属氧化物、碳酸盐和有机物，它们都具有一定的吸附特性。因此，土壤被广泛用作人工湿地和土地渗透系统的基质。石油污染土壤比常规清洁土壤含有更多的有机碳，因为它含有大量的有机污染物，必须进行无害化处理。
[0005]选择石油污染土壤处理策略，不仅要考虑无害化效果，还要无害化修复后的去向。在上述修复技术中，热解可以快速去除石油污染土壤中的轻质烃并回收优质液态油，重质烃部分快速裂解为轻质烃并回收，部分转化为稳定无毒的无定形碳或石墨化碳。大量研究表明，无定形碳和石墨化碳具有优异的吸附性能。因此，热解可能是处理石油污染土壤的理想技术。石油污染土壤可以通过热解转化为高效的矿物质/炭复合吸附剂，用于重金属废水处理。石油污染土壤衍生吸附剂的高价值可以抵消热解过程的成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有石油污染土壤治理策略较关注无害化处理而忽视资源化的不足，提供一种石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法及重金属废水处理应用。该方法同步实现了石油污染土壤的无害化处理和高值资源化利用，即得到一种高效低成本重金属吸附材料，该材料中富含粘土矿物、铁氧化物、碳酸盐和无定形碳或石墨化碳等，可用于去除废水中的重金属。
[0007]本专利技术的目的是提供一种石油污染土壤高值资源化方法。
[0008]本专利技术另一目的是提供依据上述方法制备得到重金属吸附材料。
[0009]本专利技术再一目的是提供所述重金属吸附材料在重金属水处理方面的应用。
[0010]为实现本专利技术的目的，本申请采用的技术方案是：
[0011]石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法，包括如下步骤：
[0012](1)配制铁盐溶液，待用；
[0013](2)对石油污染土壤进行去杂预处理(例如去除树枝和石块等杂物)，待用；
[0014](3)步骤(2)中预处理后的石油污染土壤加入到步骤(1)的铁盐溶液中，充分搅拌，得固液混合物；
[0015](4)将步骤(3)中的固液混合物置于恒温水浴锅中，把水分蒸干，得到烘干土壤；
[0016](5)将步骤(4)中得到的烘干土壤置于管式炉内，开启惰性气氛进行限氧热解，冷却后得到富铁炭化土壤(本专利技术中也称石油污染土壤/铁盐共热解衍生物)。为了保证碳化效果，使其能够作为吸附剂使用，热解方法为控制升温速率为 5～20℃/min，到达目标温度400～600℃后，保温为15～120min。升温快有利于回收石油，但不利于炭化。
[0017]进一步地，所述步骤(1)中配制铁盐溶液的铁源，包括但不限于高铁酸盐、氯化铁、硫酸亚铁或硝酸铁等含有铁元素的物质，铁盐浓度为20～50g/L。
[0018]进一步地，步骤(3)中，将步骤(2)预处理后的石油污染土壤加入到步骤(1)中的铁盐溶液中，石油污染土壤与铁盐溶液的质量比1：2～10，铁盐溶液浓度为 20～50g/L超声分散，得水土混合溶液。
[0019]进一步地，步骤(4)中，水土混合溶液置于恒温水浴锅中，在保证石油污染土壤不挥发的前提下加热5～10h。更进一步的，所述步骤(4)中，水土混合溶液置于恒温水浴锅中，在85℃条件下反应8～10h。
[0020]进一步地，所述步骤(5)中，惰性气氛为氮气，氮气流速为50～100mL/min。
[0021]该技术原理：利用铁盐辅助热解技术对重度石油污染土壤进行处理，铁盐在高温下转化为铁氧化物，具有较好的导热效果，加速了热解过程，高效去除了土壤中的石油烃类污染物，实现了无害化处理和高效修复。同时，以铁盐溶液的形式与石油污染土壤进行混合，便于提高铁氧化物的分布均匀度，一方面便于改善碳化效果，另一方面碳化后被均匀负载的铁氧化物有利于增加对重金属的吸附效果。该法得到的吸附材料富含粘土矿物、铁氧化物、碳酸盐、无定形碳/石墨化碳等，可用于吸附去除废水中的重金属，主要吸附机制包括铁氧化物络合、碳酸盐沉淀、离子交换、静电吸附，以及O＝C
–
O和C＝O官能团络合等。
[0022]因此，本专利技术技术采用石油污染土壤与铁盐共热解得到的吸附材料，及其在含重金属废水处理中的应用，均应在本专利技术的保护范围之内。
[0023]进一步地，所述重金属包括铅、铜、锌、镉、镍等。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提供了一种石油污染土壤高效无害化和高值资源化方法并得到重金属吸附材料，该材料适用于吸附去除废水中的重金属。
[0026]该方法对石油污染土壤具有较好的修复效率，高效去除了土壤中的石油烃类污染物，回收了部分优质液态油，残留于土壤中的有机碳稳定性好，无生态毒性，取得了较好的无害化效果。
[0027]更重要的是，本方法实现了石油污染土壤的增值转化和高值再利用，即得到一种资源化价值较高的吸附材料，所得复合材料中富含粘土矿物、碳酸盐、铁氧化物和无定形碳/石墨化碳等，可用于去除废水中的重金属，促进了土
‑
水污染的协同治理，实现了废弃物
的内部循环再利用，是一种环境友好型功能材料。
[0028]总之，本方法可同步实现石油污染土壤的高效无害化与高值资源化，是一种绿色、高效、低成本的石油污染土壤处理处置方法，具有规模化应用潜力。
附图说明
[0029]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0030]图1为本专利技术同步实现石油污染土壤无害化与资源化的工艺流程图；
[0031]图2为热解温度对石油污染土壤/铁盐共热解无害化效果的影响；
[0032]图3为热解时间对石油污染土壤/铁盐共热解无害化效果的影响；
[0033]图4为不同热解温度下石油污染土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法，其特征在于，所述石油污染土壤中的污染物50wt％以上为石油烃类污染物，方法包括如下步骤：(1)配制铁盐溶液，待用；(2)对石油污染土壤进行去杂预处理，待用；(3)步骤(2)中预处理后的石油污染土壤加入到步骤(1)的铁盐溶液中，充分搅拌，制得水土混合溶液；(4)将步骤(3)中的水土混合溶液中的水分蒸干，得到干土壤；(5)将步骤(4)中得到的干土壤置于管式炉内，开启惰性气氛进行限氧热解，热解方法为控制升温速率为5～20℃/min，到达目标温度400～600℃后，保温为15～120min，冷却后得到高效重金属吸附材料。2.根据权利要求1所述石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，配制铁盐溶液的铁源，包括高铁酸盐、氯化铁、硫酸亚铁或硝酸铁中的一种或几种。3.根据权利要求1所述石油污染土壤与铁盐共热解制备高效重金属吸附材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，将步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超，王明新，于珍珍，曹诗雨，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：