一种利用生物质有效降低污染土壤中六价铬含量的方法

本发明涉及修复六价铬污染土壤的，特别是涉及一种利用紫外光照促进生物质对土壤重金属cr(ⅵ)修复作用的方法。

背景技术：

1、重金属铬及其化合物常用于采矿和金属加工、钢铁和金属合金生产、油漆制造、木材和纸浆加工、染色工艺和纺织工业、电镀、石油提炼、皮革鞣制等工业活动中，工业生产过程中产生的废水、废气及废渣排放到大气、水、土壤这些环境因素中，给周边的环境带来严重的危害性。铬在环境中以cr(iii)和cr(vi)的形式存在。其中，cr(iii)无毒，并与土壤颗粒紧密结合，而cr(vi)则毒性极大，与土壤胶体的吸附性较弱，很容易随着地表径流污染周边水源和地下水，土壤受铬污染主要是cr(ⅵ)，在土壤中以水溶性阴离子的形态存在。研究表明，生物质炭可作为土壤稳定化修复的一种材料，但越来越多的人研究发现生物炭对重金属的去除能力尚有限，尤其是对于部分阴离子型污染物(如cro42-、cr2o72-)的去除存在很大的局限性。

2、目前，紫外线在众多行业均有极为广泛的应用，如医疗保健、仪器分析、食物、卫生、微电子uv固化、光树脂硬化、水处理等等。一般来说，紫外线可分为四种波长：长波紫外线(uva，315～380nm)、中波紫外线(uvb，280～315nm)、短波紫外线(uvc，200～280nm)和真空紫外线(uvd，100～200nm)。人们通常使用波长λ＝254nm的低压汞灯或波长λ＝365nm的高压汞灯，其在环境大气中可形成氧自由基和臭氧进而氧化材料表面形成-oh、-cooh以及其他含氧基团。研究表明，含氧官能团可以通过紫外辐照进而引入到一些聚合物的表面，同时紫外辐照可能对生物炭或生物质等材料表面含氧光官能团以及表面活性具有重要的影响，这对土壤与水体的改善具有更高、更经济的效益。除此之外，光照也具有一定的能量，能够改变土壤中微观结构与元素含量。因此，该技术可能成为促进生物炭或生物质在污染土壤中达到更强修复作用的一种方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用生物质有效降低污染土壤中六价铬含量的方法，本发明主要通过对生物质、聚吡咯改性生物质、生物炭和聚吡咯改性生物炭作用的污染土壤加以紫外照射，进一步探究紫外光照对不同环境土壤中cr(ⅵ)的作用影响。

2、为实现上述目的，本发明提供以下方案：

3、一种利用生物质有效降低污染土壤中六价铬含量的方法，包括以下步骤：

4、(1)取适量的k2cro4与背景土壤于聚乙烯盆中搅拌混合均匀，期间通过添加去离子水调整土壤田间持水量为60％～70％，室温静置，风干研磨并过筛，即得到模拟污染土壤。

5、(2)以玉米秸秆为原料制备生物质，并将生物质加热热解得到生物炭。

6、(3)将步骤(2)所得生物质和生物炭分别缓慢加入到吡咯单体的盐酸溶液中，搅拌、过滤、烘干后得到混合物。

7、(4)将步骤(3)所得混合物分别浸入盐酸与过硫酸铵的混合溶液，经过搅拌、烘干、洗涤、抽滤、烘干、过筛后得到聚吡咯改性生物质和聚吡咯改性生物炭。

8、(5)将污染土壤分别与生物质、聚吡咯改性生物质、生物炭和聚吡咯改性生物炭混合搅拌均匀后，平铺于聚乙烯盆中。

9、(6)将步骤(5)中的聚乙烯盆置于紫外灯正下方辐照10-120min，光照结束后取样自然风干过筛，待测。

10、优选的，步骤(1)中静置时间为1周，筛网目数为80目，所得模拟污染土壤的cr(ⅵ)浓度为600mg·kg-1。

11、优选的，步骤(2)中热解温度为350℃，热解时间为120min。

12、优选的，步骤(3)中所述的吡咯单体的盐酸溶液为吡咯单体溶解于1mol/l的盐酸溶液，且吡咯单体于盐酸溶液的体积比为1：20，生物质和生物炭与吡咯单体的盐酸溶液固液比为1g：10.5ml。

13、优选的，步骤(3)中搅拌速率为150r·min-1，搅拌时间为60min，烘干温度为45℃。

14、优选的，步骤(4)中盐酸与过硫酸铵的混合溶液为盐酸溶液与过硫酸铵溶液按照体积比1：2的比例混合，其中盐酸溶液的浓度为1mol/l，过硫酸铵溶液的浓度为0.1g/l。

15、优选的，步骤(4)中混合物与盐酸与过硫酸铵的混合溶液的添加量比例为1：15。

16、优选的，步骤(4)中搅拌速率为150r·min-1，搅拌时间为9h，洗涤为用去离子水清洗3次，烘干温度均为45℃，筛网目数为40目。

17、优选的，步骤(5)中生物质、聚吡咯改性生物质、生物炭和聚吡咯改性生物炭投加量以土壤质量的5％比例投加。

18、优选的，步骤(5)中混合后的土样含水量应保持田间持水量的60～70％，土样平铺厚度约为2mm。

19、优选的，步骤(6)中紫外灯的功率为30w，波长为254nm，样品距光源30cm，光照时间分别为10、20、30、60、120min，筛网目数为80目。

技术特征：

1.一种利用生物质有效降低污染土壤中六价铬含量的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用生物质有效降低污染土壤中六价铬含量的方法，其特征在于，步骤(5)中混合后的土样含水量应保持田间持水量的60～70％，土样平铺厚度约为2mm左右。

3.根据权利要求1所述的一种利用生物质有效降低污染土壤中六价铬含量的方法，其特征在于，步骤(6)中紫外灯的功率为30w，波长为254nm，样品距光源30cm，光照时间为10-120min，筛网目数为80目。

4.一种如权利要求3所述的利用紫外光照促进生物质、聚吡咯改性生物质、生物炭和聚吡咯改性生物炭对土壤cr(ⅵ)的修复效果的方法，其特征在于，紫外灯的功率为30w，波长为254nm，样品在光源正下方30cm处。

技术总结
本发明提供了一种利用生物质有效降低土壤中六价铬含量的方法，属于修复六价铬污染土壤技术领域。本发明以玉米秸秆为原料制备生物质、生物炭，将生物质和生物炭分别缓慢加入到吡咯单体的盐酸溶液中，搅拌、过滤、烘干后得到混合物，然后分别浸入盐酸与过硫酸铵的混合溶液，经过搅拌、烘干、洗涤、抽滤、烘干、过筛后得到聚吡咯改性生物质和聚吡咯改性生物炭。将污染土壤分别与四种修复材料混合搅拌均匀，利用紫外灯照射10‑120min，光照结束后，采用TCLP提取法测定土样中六价铬含量。本发明修复土壤的方法简单、成本低廉、处理效率高，可以直接利用生物质达到对Cr(Ⅵ)污染土壤较高的修复能力。

技术研发人员：郭毅萍,张倩倩,冯伟杰
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16