一种铁基生物炭材料、其制备工艺生物炭以及其在土壤污染治理中的应用
【专利摘要】本发明涉及一种铁基生物炭材料、其制备工艺生物炭以及其在土壤污染治理中的应用，属于土壤污染处理领域。本发明首先将水稻秸秆等物质混合物炭化，再将其与聚丙烯酰胺混合进行发酵处理后，与草酸混合后，烘干，并与硫化亚铁进行加热处理后，冷却至室温，与聚乙烯醇搅拌，干燥，出料即可。本发明的有益效果：本发明制备的生物炭处理含铬土壤效率高，处理彻底，不会对土壤造成二次污染。
【专利说明】
一种铁基生物炭材料、其制备工艺生物炭以及其在土壤污染治理中的应用
技术领域
[0001]本发明涉及一种铁基生物炭材料、其制备工艺生物炭以及其在土壤污染治理中的应用，属于土壤污染处理领域。
【背景技术】
[0002]近年来生物炭材料在重金属污染修复方面的应用逐步得到重视。生物炭原料来源广泛，具有大量的微孔结构和巨大的比表面积，吸附能力较强，其吸附行为可以影响重金属在环境中的迀移、转化、生物生态效应以及受污染的环境介质的控制和修复等过程。生物炭表面含有大量的羧基、羟基和酸酐等多种官能基团以及负电荷，比表面积较大。施入到土壤后，生物炭能吸附重金属并将其固定在表面，显著降低大多数重金属的生物有效性，同时能改善土壤物理、化学和生物特性，使土壤肥力和作物产量均有一定程度的提高。
[0003]但是目前对于含铬的生物炭的处理还是存在效率低，处理不彻底，同时还会造成土地的其他污染。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前使用的生物炭处理含铬土壤效率不高，处理不彻底的问题，提供了一种利用水稻秸杆炭化与硫化亚铁混合制备铁基生物炭材料，本发明制备的生物炭处理含铬土壤效率高，处理彻底，不会对土壤造成二次污染。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案:
(1)取I?2kg的水稻稻杆，200?500g的葛根，100?200g蓖麻杆，将其置于粉碎机中进行粉碎成100?150目的粉末，置于炭化炉中进行炭化，控制炭化温度为300?400°C，炭化I?2h，保温40?50min，取出，使其自然冷却至室温；
(2)将上述处理的炭化后的混合物与聚丙烯酰胺按质量比1000:1进行混合后，置于发酵罐中进行发酵处理，并向其加入混合物质量20?30 %的沼液，并对其搅拌，使其搅拌均匀后，对其进行密封发酵，控制发酵温度为30?40°C，发酵I?2天；
(3)待发酵结束后，取出，对其过滤，将过滤物与质量分数为30%的草酸溶液按质量比5:1进行混合后，并对其进行搅拌均匀后，将其置于温度为35?40°C的烘箱中进行烘干I?2h，取出，得混合过滤物；
(4)将上述制备的混合过滤物与硫化亚铁按质量比10:1进行混合后置于反应釜中进行加热，同时向其通入氮气排除反应釜的空气，并控制反应釜的温度为150?200 °C，反应时间为30?40min，在反应的同时，向其加入质量分数30%的盐酸，添加的量与混合过滤物的质量比为1:20;
(5)待其加热结束后，取出混合物，并使其自然冷却至室温，将其移至一容器中，并向其加入混合物质量10?15%的聚乙烯醇，并对其搅拌直至均匀，待均匀后，对其进行低温干燥，再置于出料机进行搅拌出料，即可。
[0006]将上述制备的生物炭与去离子水按质量比1:100进行混合直至均匀，利用喷枪进行喷洒于含重金属铬的土壤中，平均每平方洒入400?500mL，待洒入结束后，静置I?2h即可完成对重金属的处理。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)生物炭处理含铬土壤效率高，处理彻底；
(2)对土壤不会造成二次污染；
(3)制备步骤简单，所需成本低。
【具体实施方式】
[0008]首先取I?2kg的水稻秸杆，200?500g的葛根，100?200g蓖麻杆，将其置于粉碎机中进行粉碎成100?150目的粉末，置于炭化炉中进行炭化，控制炭化温度为300?400°C，炭化I?2h，保温40?50min，取出，使其自然冷却至室温;再将上述处理的炭化后的混合物与聚丙烯酰胺按质量比1000:1进行混合后，置于发酵罐中进行发酵处理，并向其加入混合物质量20?30%的沼液，并对其搅拌，使其搅拌均匀后，对其进行密封发酵，控制发酵温度为30?40°C，发酵I?2天;待发酵结束后，取出，对其过滤，将过滤物与质量分数为30%的草酸溶液按质量比5:1进行混合后，并对其进行搅拌均匀后，将其置于温度为35?40°C的烘箱中进行烘干I?2h，取出，得混合过滤物;接着将上述制备的混合过滤物与硫化亚铁按质量比10:1进行混合后置于反应釜中进行加热，同时向其通入氮气排除反应釜的空气，并控制反应釜的温度为150?200°C，反应时间为30?40min，在反应的同时，向其加入质量分数30%的盐酸，添加的量与混合过滤物的质量比为1: 20;待其加热结束后，取出混合物，并使其自然冷却至室温，将其移至一容器中，并向其加入混合物质量10?15%的聚乙烯醇，并对其搅拌直至均匀，待均匀后，对其进行低温干燥，再置于出料机进行搅拌出料，即可。将上述制备的生物炭与去离子水按质量比1:100进行混合直至均匀，利用喷枪进行喷洒于含重金属铬的土壤中，平均每平方洒入400?500mL，待洒入结束后，静置I?2h即可完成对重金属的处理。
[0009]实例I
首先取2kg的水稻秸杆，500g的葛根，200g蓖麻杆，将其置于粉碎机中进行粉碎成150目的粉末，置于炭化炉中进行炭化，控制炭化温度为400°C，炭化2h，保温50min，取出，使其自然冷却至室温;再将上述处理的炭化后的混合物与聚丙烯酰胺按质量比1000:1进行混合后，置于发酵罐中进行发酵处理，并向其加入混合物质量30%的沼液，并对其搅拌，使其搅拌均匀后，对其进行密封发酵，控制发酵温度为40 V，发酵2天;待发酵结束后，取出，对其过滤，将过滤物与质量分数为30%的草酸溶液按质量比5:1进行混合后，并对其进行搅拌均匀后，将其置于温度为40°C的烘箱中进行烘干2h，取出，得混合过滤物;接着将上述制备的混合过滤物与硫化亚铁按质量比10:1进行混合后置于反应釜中进行加热，同时向其通入氮气排除反应釜的空气，并控制反应釜的温度为2000C，反应时间为40min，在反应的同时，向其加入质量分数30%的盐酸，添加的量与混合过滤物的质量比为1: 20;待其加热结束后，取出混合物，并使其自然冷却至室温，将其移至一容器中，并向其加入混合物质量15%的聚乙烯醇，并对其搅拌直至均匀，待均匀后，对其进行低温干燥，再置于出料机进行搅拌出料，即可。将上述制备的生物炭与去离子水按质量比1:100进行混合直至均匀，利用喷枪进行喷洒于含重金属铬的土壤中，平均每平方洒入500mL，待洒入结束后，静置2h即可完成对重金属的处理。生物炭处理含铬土壤效率高，处理彻底;对土壤不会造成二次污染。
[0010]实例2
首先取Ikg的水稻秸杆，200g的葛根，10g蓖麻杆，将其置于粉碎机中进行粉碎成100目的粉末，置于炭化炉中进行炭化，控制炭化温度为300°C，炭化lh，保温40min，取出，使其自然冷却至室温;再将上述处理的炭化后的混合物与聚丙烯酰胺按质量比1000:1进行混合后，置于发酵罐中进行发酵处理，并向其加入混合物质量20%的沼液，并对其搅拌，使其搅拌均匀后，对其进行密封发酵，控制发酵温度为30°C，发酵I天;待发酵结束后，取出，对其过滤，将过滤物与质量分数为30%的草酸溶液按质量比5:1进行混合后，并对其进行搅拌均匀后，将其置于温度为35°C的烘箱中进行烘干lh，取出，得混合过滤物;接着将上述制备的混合过滤物与硫化亚铁按质量比10:1进行混合后置于反应釜中进行加热，同时向其通入氮气排除反应釜的空气，并控制反应釜的温度为1500C，反应时间为30min，在反应的同时，向其加入质量分数30%的盐酸，添加的量与混合过滤物的质量比为1: 20;待其加热结束后，取出混合物，并使其自然冷却至室温，将其移至一容器中，并向其加入混合物质量10%的聚乙烯醇，并对其搅拌直至均匀，待均匀后，对其进行低温干燥，再置于出料机进行搅拌出料，即可。将上述制备的生物炭与去离子水按质量比1:100进行混合直至均匀，利用喷枪进行喷洒于含重金属铬的土壤中，平均每平方洒入400mL，待洒入结束后，静置2h即可完成对重金属的处理。生物炭处理含铬土壤效率高，处理彻底;对土壤不会造成二次污染。
[0011]实例3
首先取2kg的水稻秸杆，300g的葛根，150g蓖麻杆，将其置于粉碎机中进行粉碎成120目的粉末，置于炭化炉中进行炭化，控制炭化温度为350°C，炭化2h，保温40min，取出，使其自然冷却至室温;再将上述处理的炭化后的混合物与聚丙烯酰胺按质量比1000:1进行混合后，置于发酵罐中进行发酵处理，并向其加入混合物质量25%的沼液，并对其搅拌，使其搅拌均匀后，对其进行密封发酵，控制发酵温度为35°C，发酵I天;待发酵结束后，取出，对其过滤，将过滤物与质量分数为30%的草酸溶液按质量比5:1进行混合后，并对其进行搅拌均匀后，将其置于温度为37°C的烘箱中进行烘干2h，取出，得混合过滤物;接着将上述制备的混合过滤物与硫化亚铁按质量比10:1进行混合后置于反应釜中进行加热，同时向其通入氮气排除反应釜的空气，并控制反应釜的温度为1700C，反应时间为36min，在反应的同时，向其加入质量分数30%的盐酸，添加的量与混合过滤物的质量比为1: 20;待其加热结束后，取出混合物，并使其自然冷却至室温，将其移至一容器中，并向其加入混合物质量13%的聚乙烯醇，并对其搅拌直至均匀，待均匀后，对其进行低温干燥，再置于出料机进行搅拌出料，即可。将上述制备的生物炭与去离子水按质量比1:100进行混合直至均匀，利用喷枪进行喷洒于含重金属铬的土壤中，平均每平方洒入450mL，待洒入结束后，静置2h即可完成对重金属的处理。生物炭处理含铬土壤效率高，处理彻底;对土壤不会造成二次污染。
【主权项】
1.一种铁基生物炭材料、其制备工艺生物炭以及其在土壤污染治理中的应用，其特征在于具体制备步骤为: (1)取I?2kg的水稻稻杆，200?500g的葛根，100?200g蓖麻杆，将其置于粉碎机中进行粉碎成100?150目的粉末，置于炭化炉中进行炭化，控制炭化温度为300?400°C，炭化I?2h，保温40?50min，取出，使其自然冷却至室温； (2)将上述处理的炭化后的混合物与聚丙烯酰胺按质量比1000:1进行混合后，置于发酵罐中进行发酵处理，并向其加入混合物质量20?30 %的沼液，并对其搅拌，使其搅拌均匀后，对其进行密封发酵，控制发酵温度为30?40°C，发酵I?2天； (3)待发酵结束后，取出，对其过滤，将过滤物与质量分数为30%的草酸溶液按质量比5:1进行混合后，并对其进行搅拌均匀后，将其置于温度为35?40°C的烘箱中进行烘干I?2h，取出，得混合过滤物； (4)将上述制备的混合过滤物与硫化亚铁按质量比10:1进行混合后置于反应釜中进行加热，同时向其通入氮气排除反应釜的空气，并控制反应釜的温度为150?200 °C，反应时间为30?40min，在反应的同时，向其加入质量分数30%的盐酸，添加的量与混合过滤物的质量比为1:20; (5)待其加热结束后，取出混合物，并使其自然冷却至室温，将其移至一容器中，并向其加入混合物质量10?15%的聚乙烯醇，并对其搅拌直至均匀，待均匀后，对其进行低温干燥，再置于出料机进行搅拌出料，即可。2.根据权利要求1所述的一种铁基生物炭材料、其制备工艺生物炭以及其在土壤污染治理中的应用，其特征在于:其具体应用步骤为:将上述制备的生物炭与去离子水按质量比1:100进行混合直至均匀，利用喷枪进行喷洒于含重金属铬的土壤中，平均每平方洒入400?500mL，待洒入结束后，静置I?2h即可完成对重金属的处理。
【文档编号】C09K17/40GK105838378SQ201610159204
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】杨泽平, 赵远, 张玉虎, 孙向武, 侯国军, 孙辰鹏, 王乐阳, 张念慈
【申请人】常州大学