利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法及其应用，无害化处理方法包括通过高温热解富砷蜈蚣草，制成原始生物炭，然后对原始生物炭进行改性处理，提高生物炭内部砷的稳定性，降低砷的有效性。将改性生物炭用于As(Ⅲ)污染水体的修复，达到对富集砷蜈蚣草的无害化处理与资源化利用。本发明专利技术操作简便，经济实用，无二次污染，能够起到对富砷蜈蚣草的无害化处理同时为As(Ⅲ)污染水体的治理提供了新的思路。理提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及环境制备
，具体涉及一种利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法及其应用。

技术介绍

[0002]蜈蚣草作为As的典型超积累植物具有极其重要的实用价值，蜈蚣草不仅是As的指示植物，可以用来寻找盲矿，还可以用做As污染土壤的修复，起到保持水土，美化环境的作用。近年来，蜈蚣草已经被广泛应用于As污染土壤的修复，形成了较为完整的技术体系，但是高As含量的蜈蚣草植物体处理不当易造成二次污染。
[0003]目前对富集了As的蜈蚣草的资源化利用研究较少，而修复植物作为废弃物处理的产后处理技术主要包括焚烧法、堆肥法、压缩填埋法、高温分解法、灰化法和液相萃取法。
[0004]1.焚烧法：焚烧法是一种高温热处理技术，有毒有害物质在高温下氧化、热解而被破坏，使被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，焚烧产生的热能还可回收利用。但是此法消耗大量电能，尾气中含有的有害气体排到空气中易造成环境负荷。
[0005]2.堆肥法：堆肥法的核心腐熟，达到减少植物体的生物量和体积目的，同时便于后期运输和处理。但是堆肥法需要2
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3个月的时间，周期较长，并且重金属污染物并没有被去除，只是形态上发生变化，如果处理不善易造成二次污染。
[0006]3.压缩填埋法：利用压力使植物残体产生的渗滤液中含有高浓度的重金属与螯合剂形成的复合物，然后将植物残体和渗滤液一并填埋至特殊处置的场地。其优势在于可以节约大量的时间，减小体积。缺点就是植物生物量较大，不易运输，需要占用特殊处理的场地，运行成本高，处理效率低，同时，堆放自然分解过程中，污染物并没有消除，最终产品仍然有环境风险性。
[0007]4.高温分解法：此法是在高温和厌氧情况下对植物剧烈热激发，使植物体瞬间分解的一种处理方法。此法的优势在于可以回收植物体中的部分重金属，但是适用范围有限且投资较大。
[0008]5.灰化法：灰化法可显著地减少超积累植物的重量和体积，但是目前尚未有实际应用的实例。研究表明：此法在实验室的条件下是可行的，但是想将其运用到生产实际中还有待考究。
[0009]6.液相萃取法：Salt等在1995年就提出了利用液相萃取法将植物中的重金属提取出来的方法。Yang等发现氨
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氯化铵是东南景天中Zn的良好提取剂，在60℃，NH4Cl和NH3的摩尔比是0.6，滤取时间2h，固液比为5：1时，Zn的提取率可以达到97.79％以上，对Cu和Pb的提取率也有88.66％和95.45％。但是对此过程中螯合剂与重金属的作用机理尚不明确，这一方法的应用还有待研究。
[0010]目前已有的焚烧、压缩填埋等处理方法存在占地广、耗能大以及处理不当易造成二次污染等问题，因此有必要开发出一种新型的环保、经济的修复植物处理方法。
[0011]炭化处理作为是目前国际上最先进的环保热点技术之一被广泛应用于农作物废
弃物、木材、植物组织和动物骨骼的处理。
[0012]如公开号为CN100999673A的中国专利技术专利公开了一种植物废弃物综合利用的方法，该方法首先将植物废弃物分类并除杂，切割至合适长度后进行干燥处理，再将植物废弃物放入炭化炉中燃烧，通过植醋液回收器处理植醋液，回收焦油。炭化炉内的植物废弃物炭化后出炉、冷却并回收植物炭；该专利中主要能够提高制醋液的回收率，降低烟气中的悬浮物含量，减少大气污染，同时能够获得植物炭；但是该专利中并没有给出任何的实际处理数据，不清楚具体的效果如何，并且是否能应用与超积累植物的产后处理还不可知。
[0013]如公开号为CN114806617A的中国专利技术专利公开了一种常压无氧炭化热解炉及植物有机质炭化处理方法，该方法通过常压无氧炭化热解炉能处理大量植物有机质废弃物，耗时短，常压处理能够降低生产成本，并在植物有机质炭化后进行处理，开发不同目的的木醋液产品和复配开发木醋液，提高产品的经济价值，该专利能够实现不同植物有机质废弃物的炭化处理；但是该专利中缺乏对超积累植物产后处理的研究。
[0014]如公开号为CN106635228A的中国专利技术专利公开了一种植物秸秆炭化方法，该专利中将植物秸秆晒干、粉碎后在隔绝空气的密闭条件下迅速加热，1
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2h后隔绝空气继续加热至250
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400℃，保持2
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3h，最终生成甲烷、乙烷以及焦炭等产物；该法的优点在于简便，无污染，生成的焦炭产量大；但是该专利只是涉及到普通秸秆的炭化处理方法，对于富集了重金属的修复植物尚未给出合理的处理方法。
[0015]如公开号为CN102517447A的中国专利技术专利公开了一种重金属修复植物残体的方法，该专利中利用化学固定剂与富As蜈蚣草粉碎后的残体混合进行高温灰化处理，同时利用化学溶液对灰化气体喷施，达到减少重金属挥发的作用，再通过酸溶提纯副产物；该专利具有节能、减少大气污染以及重金属回收利用的优点，对As超积累植物的产后处理具有重要意义，但是对灰分的资源化利用还未涉及。
[0016]如公开号为CN100494782C的中国专利技术专利公开了一种砷富集植物蜈蚣草的安全焚烧方法，该专利先将含砷物质用15％硝酸镁湿润，烘干后再与固砷剂按照一定比例混合均匀，于300
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800℃温度下充分燃烧，灰分中的多余的固砷剂进行回收利用；该法可以大大减少待处理物质的体积，同时有效阻止燃烧过程中砷的挥发，适用于含砷植物、含砷木材的无害化处理；但是该法对灰分中的砷的并未处理，有二次污染的风险，且处理较为繁琐。
[0017]综上、现有技术或是存在处理繁琐，耗能大，成本高的问题；或是处理残体仅为普通秸秆，无法对富砷蜈蚣草的残体进行处理；或是得到的经过处理的产物无法得到资源化利用。

技术实现思路

[0018]本专利技术提供了一种富砷蜈蚣草的无害化处理方法及应用，通过富砷蜈蚣草高温热解，制成原始生物炭，然后对原始生物炭进行改性处理，提高生物炭内部砷的稳定性，降低砷的有效性。将改性生物炭用于As(Ⅲ)污染水体的修复效果，达到对富集了砷的蜈蚣草的无害化处理与资源化利用。本专利技术操作简便，经济实用，无二次污染，能够起到对富砷蜈蚣草的无害化处理同时为As(Ⅲ)污染水体的治理提供了新的思路。
[0019]本专利技术解决上述技术问题的方案如下：一种富砷蜈蚣草的无害化处理方法，包括如下步骤：
[0020]1)采集富集砷的蜈蚣草的地上部，用自来水洗净，再用去离子水冲洗3
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5次，60℃下烘48h，粉碎、除杂，得到蜈蚣草粉；
[0021]2)将蜈蚣草粉置于高温条件下热解2
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3h，冷却后收集热解产物60目的尼龙筛、冲洗、抽滤、烘干，得到原始生物炭；
[0022]3)取原始生物炭与氯化铁溶液混合，并加入NaOH溶液预调节pH，连续搅拌悬浮液2
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3h；搅拌结束后将悬浮液进行过滤，收集滤渣进行洗涤、干燥，得到共沉淀铁改性生物炭。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集富集砷的蜈蚣草的地上部，用水冲洗、烘干、粉碎、除杂，得到蜈蚣草粉；2)将蜈蚣草粉置于高温条件下热解，冷却后收集热解产物进行过筛、冲洗、抽滤、烘干，得到原始生物炭；3)取原始生物炭与氯化铁溶液混合，并加入NaOH溶液预调节pH，连续搅拌悬浮液2
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3h；搅拌结束后将悬浮液进行过滤，收集滤渣进行洗涤、干燥，得到共沉淀铁改性生物炭。2.根据权利要求1所述一种利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法，其特征在于，所述步骤2)中，蜈蚣草粉的热解温度为300
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500℃。3.根据权利要求1所述一种利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法，其特征在于，所述步骤3)中，氯化铁溶液的浓度为0.3mol/L，原始生物炭与氯化铁溶液的固液比为1g:5
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30mL。4.根据权利要求1所述一种利用富砷蜈蚣草无害化制备改性生物炭的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯孟熙，付庆灵，张鑫，胡红青，朱俊，黄朝钧，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：