应用黑碳降低环境中有机污染的方法技术

一种应用黑碳降低环境中有机污染的方法。黑碳主要包括：生物质黑碳、粉煤灰黑碳、汽车尾汽黑碳，采用直接添加黑碳吸附的方式针对土壤、沉积物、水体的有机污染物进行吸附处理，按黑碳与待处理的废水的重量比１∶１００～１００００用量，将黑碳加入待处理废水中搅拌混匀，去除废水的有机污染物；按黑碳与待处理的土壤或沉积物的重量比１∶２０～２００用量，将黑碳加入待处理土壤或沉积物中搅拌混匀，去除土壤或沉积物的有机污染物；黑碳的制备是将各类黑碳原料物，经过双酸处理后去除了盐和氧化物，得到黑碳；本发明专利技术优点在于吸附材料来源广泛，量大，特别适合于环境中有机污染的应急处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境中的有机污染控制与修复，尤其涉及黑碳用于降低环境中有机污染的方法。
技术介绍
随着工农业的发展，越来越多的有机污染物(如农药、多环芳烃等)进入环境中， 降低有机污染已成为世界范围内环境领域的重点和难点问题。吸附是持久性有机污染物去 除应用较多的方法，国内常用的吸附剂主要有活性炭，而活性炭的成本较高，开发新型高效 价廉的有机污染吸附处理剂具有很重要的意义。 黑碳是由含碳物质不充分燃烧而产生的一种无定型碳质，全球每年约形成500万 吨_2亿吨黑碳，大部分黑碳残留在地表，约有5 10%流失到水体，被埋进沉积物中。黑碳 具有高度芳香化结构，碳含量达60%以上，不仅具有生物化学和热稳定性，而且有较高的比 表面积和丰富的官能团，因而对有机污染物(特别是疏水性有机物)有很好的吸附性能。 黑碳来源广泛，其主要来源可分为三类石墨碳的风化、化石燃料的不充分燃烧以 及生物有机体的不充分燃烧。已有专利(邱宇平等，2008年)指出以草木灰为原料可以制 备黑碳，对有机污染物具有较好的吸附性能；陈宝梁等(2008年)专利技术了在限氧条件下将生 物质原料进行炭化，或者将生物质原料进行水解，可制备得到土壤有机污染物的吸附材料， 可以大大降低有机污染物的生物有效性。而利用不同来源的黑碳前驱物制备表面特征不尽 相同的黑碳，应用于各种环境中有机污染物的去除，尚无专利报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种应用黑碳处理环境中(包括水体、土壤、沉积物等等)有机污染 的方法。所述的有机污染物包括五氯苯酚、菲、芘等有机污染物，特别是疏水性有机污染物。 本专利技术提供一种，所述的黑碳主要包括生 物质黑碳、粉煤灰黑碳、汽车尾汽黑碳，采用直接添加黑碳吸附的方式针对土壤、沉积物、水体的有机污染物进行吸附处理，按黑碳与待处理的废水的重量比i : 1(K) ioooo用量，将黑碳加入待处理废水中搅拌混匀，去除疏水性有机污染物；按黑碳与待处理的土壤或沉积 物的重量比l : 20 200用量，将黑碳加入待处理废水中搅拌混匀，去除有机污染物。 本专利技术所述的有机污染物包括五氯苯酚、菲、芘、疏水性有机污染物。 本专利技术所述的生物质黑碳的制备步骤1)前处理清洗各类稻壳麦壳、瓜皮果壳、 秸秆植物生物质，将各类生物质干燥并粉碎后，过筛；2)生物质黑碳前驱物取前处理后各 类生物质适量于瓷坩埚内，加盖，放入马弗炉内，在300-80(TC条件下限氧热解，得到生物质 黑碳前驱物；3)将生物质黑碳前驱物经过双酸处理后去除盐和氧化物，洗涤、干燥，生物质 黑碳。 本专利技术所述的粉煤灰黑碳或汽车尾汽黑碳的制备包括将收集到的粉煤灰和汽车 尾汽烟炱经过双酸处理后去除了重金属盐和氧化物，便制备得到粉煤灰和汽车尾汽黑碳。 本专利技术所述的双酸处理方法包括将各类黑碳原料物，包括生物质黑碳前驱物，收 集到的粉煤灰和汽车尾汽烟炱，按黑碳原料物与l-6mol/L HC1溶液的质量比为1 : 10 1 : 30，将黑碳原料物加入l-6mol/L HC1溶液中，加盖摇匀振荡，离心分离，洗涤，获提取 物；然后按提取物与lmol/L HCl+lmol/LHF溶液的质量比为1 : 10 1 : 30，加入lmo1/ L HCl+lmol/L复合溶液浸泡提取物，振荡离心分离，最后用去离子水洗涤、离心，提取物于 80-105t:烘干，得到黑碳。 由于黑碳具有高度芳香化结构，高比表面积以及丰富的官能团，因而对有机污染 物包括五氯苯酚、菲、芘等有机污染物，特别是疏水性有机污染物，具有超强的吸附能力，而 且其吸附存在明显的解吸迟滞效应，使有机污染物难以脱附出来，吸附有效期相当长；其 次，黑碳广泛存在于自然环境中，将黑碳应用于环境中不会带来二次污染问题；再次，黑碳 前驱物来源广泛，黑碳制备简单。因而，将黑碳应用于有机污染的去除是可行的，是一种有 前景的有机污染去除方法。 本专利技术解决了生物质角质、粉煤灰等废弃物的处理负担，又降低了环境中有机污 染风险，实现了以废治废的目标。其优点在于吸附材料来源广泛，量大，有效期长，特别适合 于环境中有机污染的应急处理。附图说明 图1为黑碳扫描电镜图a :秸秆黑碳；b :粉煤灰黑碳；C :汽车尾汽黑碳； 图2为三种黑碳的红外光谱图a :秸秆黑碳；b :粉煤灰黑碳；C :汽车尾汽黑碳。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于 此 实施例1 : 水稻秸秆黑碳应用于水环境污染物的去除1)前处理清洗水稻秸秆、干燥、粉 碎、过筛；2)称取适量水稻秸秆于瓷坩埚内，加盖，放入马弗炉内，在400条件下限氧热解， 得水稻秸秆燃烧残渣；3)按水稻秸秆燃烧残渣10克加入到200mL的2mol/L HC1溶液中， 加盖摇匀振荡，离心分离，洗涤，获提取物；然后加入到200mL的lmol/L HCl+lmol/L HF复 合溶液浸泡提取物，振荡离心分离，最后用去离子水洗涤、离心，提取物于IO(TC烘干，得到 水稻秸秆黑碳。其含碳量为64. 75%，比表面积为29. 2m7g，孔容为0. 0602mL/g，其形貌见 图l-a，红外谱图见图2-a。 称取0. 005g水稻秸秆黑碳于50mL玻璃离心管中，加入lppm的五氯苯酚标准溶 液30mL。密封恒温振荡24小时，离心并测定上清液中五氯苯酚，计算得五氯苯酚去除率达 99. 3%。 实施例2: 粉煤灰黑碳应用于水环境污染物的去除从火电厂除尘器中收集得到的粉煤灰， 将10克粉煤灰加入到200mL的2mol/L HC1溶液中，加盖摇匀振荡，离心分离，洗涤，获提 取物；然后将提取物加入到200mL的lmol/L HCl+lmol/L HF复合溶液浸泡提取物，振荡 离心分离，最后用去离子水洗涤、离心，提取物于8(TC烘干，制得粉煤灰黑碳，其含碳量为29. 68%，比表面积为21. 0m7g，孔容为0. 0358mL/g，其形貌见图l-b，红外谱图见图2_b。称 取0. 05g粉煤灰黑碳于50mL玻璃离心管中，加入l卯m的五氯苯酚标准溶液30mL。密封恒 温振荡24小时，离心并测定上清液中五氯苯酚，计算得五氯苯酚去除率达99. 3%。 实施例3: 汽车尾气黑碳应用于水环境污染物的去除参照实施例2的方法，将收集的汽车 尾汽烟炱，经过双酸处理后去除重金属盐和氧化物，洗涤、干燥，制得汽车尾气黑碳，其含 碳量为91.46%，比表面积为50. 5m7g，孔容为0. 155mL/g，其形貌见图l-c，红外谱图见 图2-c。称取0. 02g汽车尾气黑碳于50mL玻璃离心管中，加入20卯m的五氯苯酚标准溶 液30mL。密封恒温振荡24小时，离心并测定上清液中五氯苯酚，计算得五氯苯酚去除率达 69. 3%。 实施例4 : 将实施例1秸秆黑碳应用于沉积物有机污染物的去除，采用直接添加秸秆黑碳吸 附的方式针对沉积物有机污染物进行吸附处理。当水+沉积物体系的五氯苯酚污染浓度为 10mg/L时，按秸秆黑碳与待处理的沉积物的重量比l : 20用量，将秸秆黑碳加入待处理沉 积物搅拌混匀，测试得五氯苯酚去除率达82 % 。 实施例5 : 将实施例2粉煤灰黑碳应用于土壤有机污染物的去除，采用直接添加粉煤灰黑碳 吸附的方式针对土壤有机污染物进行吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用黑碳降低环境中有机污染的方法，其特征是所述的黑碳主要包括：生物质黑碳、粉煤灰黑碳、汽车尾汽黑碳，采用直接添加黑碳吸附的方式针对土壤、沉积物、水体的有机污染物进行吸附处理，按黑碳与待处理的废水的重量比１∶１００～１００００用量，将黑碳加入待处理废水中搅拌混匀，去除废水有机污染物；按黑碳与待处理的土壤或沉积物的重量比１∶２０～２００用量，将黑碳加入待处理土壤或沉积物中搅拌混匀，去除土壤或沉积物有机污染物。

【技术特征摘要】
一种应用黑碳降低环境中有机污染的方法，其特征是所述的黑碳主要包括生物质黑碳、粉煤灰黑碳、汽车尾汽黑碳，采用直接添加黑碳吸附的方式针对土壤、沉积物、水体的有机污染物进行吸附处理，按黑碳与待处理的废水的重量比1∶100～10000用量，将黑碳加入待处理废水中搅拌混匀，去除废水有机污染物；按黑碳与待处理的土壤或沉积物的重量比1∶20～200用量，将黑碳加入待处理土壤或沉积物中搅拌混匀，去除土壤或沉积物有机污染物。2. 根据权利l所述的应用黑碳降低环境中有机污染的方法，其特征在于所述的生物质黑碳的制备1)生物质前处理，清洗各类稻壳麦壳、瓜皮果壳、秸秆生物质，将各类生物质干燥并粉碎后，过筛；2)取适量前处理后的生物质放入坩埚内，加盖，放入马弗炉内，在300-80(TC条件下限氧热解，得到生物质黑碳前驱物；3)生物质黑碳前驱物进行双酸处理，按生物质黑碳前驱物与l-6mol/L HC1溶液的质量比为1 : 10 1 : 30，将生物质黑碳前驱物加入l-6mol/L HC1溶液中，加盖摇匀振荡，离心分...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼莉萍，罗玲，崔昕意，吴滨滨，郑乐，陈英旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]