本发明涉及一种用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料及其制备和应用,属于水体污染修复。
背景技术:
1、抗生素在畜牧业中经常被用作生长促进剂,但其中大多数不能被吸附,最终排泄到环境中。重金属通过使用肥料、污水污泥和含重金属的农药释放到生态系统中,使四环素(tc)和镉(cd)共存成为天然水体中常见的污染现象。
2、当前关于生物炭在污染物吸附领域的研究多局限于单一的有机污染物或重金属。中国专利文献cn117046444a公开了一种层状多金属氧化物基磁性生物炭修复砷镉复合污染的方法,通过混合生物质原料与铁盐溶液,预磁性热解,采用水热法制备出层状多金属氧化物基磁性生物炭,从而显著降低了砷和镉的迁移率和生物利用率。然而该专利仅针对重金属污染水体,有机物和重金属理化性质差别大,其修复机理不同,无法照搬在重金属有机物复合污染水体应用。因此,急需开发适用于重金属和抗生素复合污染的修复技术。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明提供了一种用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料及其制备和应用。
2、本发明的技术方案如下:
3、一种用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料的制备方法,包括步骤如下:
4、(1)取真菌和龙葵联合修复镉污染土壤后的龙葵植株的植物组织,经清洗、干燥和研磨后,得到龙葵植物组织粉末;
5、(2)将龙葵植物组织粉末在400~600℃下热解1~3h,降温至20~30℃,经研磨后,得到用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料。
6、根据本发明优选的,步骤(1)中,所述真菌和龙葵联合修复镉污染土壤后的龙葵植株指的是:特鲁氏曲霉、卷枝毛霉、草酸青霉与龙葵联合修复镉污染土壤3个月后的龙葵植株。修复过程中,三种真菌通过产生大量菌丝,侵入植物根系,与植物相互作用形成菌根。
7、根据本发明优选的,步骤(1)中,所述植物组织为龙葵茎、龙葵叶或龙葵菌根。
8、进一步优选的,所述植物组织为龙葵菌根。
9、根据本发明优选的,步骤(2)中,所述龙葵植物组织粉末在450~550℃下热解1.5~2.5h。
10、进一步优选的,所述龙葵植物组织粉末在550℃下热解2h。
11、一种用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料,按照上述方法制备得到。
12、上述生物炭材料在修复镉和四环素复合污染水体中的应用。
13、根据本发明优选的,所述应用方法如下:
14、按照0.8~1.6g/l的比例将生物炭材料加入至镉和四环素复合污染水体中,机械搅拌、振荡20~30h,使生物炭均匀分散在复合污染水体中与污染物充分反应。
15、本发明未详细说明的均可按照现有技术进行。
16、本发明的技术特点和有益效果:
17、1、本发明首次采用真菌和龙葵联合修复镉污染土壤后的龙葵植株的植物组织作为生物炭材料的原料,实现了对污染土壤修复植物的资源化利用。既解决了污染土壤修复后植物的处置问题,又避免了额外资源的消耗,极大地降低了污水处理的成本。
18、2、本发明提供的生物炭材料,特别是龙葵基菌根生物炭材料在镉和四环素复合污染水体中表现出良好的吸附性能,具有较强的抗干扰能力和对复合污染物的协同吸附能力。在实验室吸附试验中,对cd吸附量达到了1.55mg/g,对tc吸附量达到了20.41mg/g。在实际水样吸附试验中,对cd吸附量达到了1.49mg/g,对tc吸附量达到了17.28mg/g。
19、3、本发明的应用方法操作相对简便,只需将生物炭按照一定的比例添加到镉和四环素复合污染水体中,进行振荡反应,最后通过离心和过滤分离生物炭和处理后水体即可。此外,龙葵作为原料来源广泛,价格低廉,进一步降低了生物炭的制备成本,使得该修复方法具有良好的经济性和实际应用前景。
1.一种用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料的制备方法,其特征在于,包括步骤如下:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述真菌和龙葵联合修复镉污染土壤后的龙葵植株指的是:特鲁氏曲霉、卷枝毛霉、草酸青霉与龙葵联合修复镉污染土壤3个月后的龙葵植株。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述植物组织为龙葵茎、龙葵叶或龙葵菌根。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述植物组织为龙葵菌根。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述龙葵植物组织粉末在450~550℃下热解1.5~2.5h。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述龙葵植物组织粉末在550℃下热解2h。
7.一种用于水体中镉和四环素复合污染修复的生物炭材料,其特征在于,按照权利要求1~6任一项所述方法制备得到。
8.权利要求7所述的生物炭材料在修复镉和四环素复合污染水体中的应用。
9.如权利要求8所述的应用,其特征在于,所述应用方法如下: