[发明专利]一种去除水中多环芳烃的热裂解炭及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水环境安全及资源再利用技术领域，涉及一种去除水中多环芳烃的热裂解炭及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代工农业生产的快速发展，农药、化肥和工业废物等伴生的有机污染物(如PAHs、PCBs、芳香硝基化合物等)不断进入环境中，这些痕量有机污染物常具有“三致”效应和高生物累积性，它们的扩散不仅会污染环境，破坏生态平衡，而且还可以通过食物链途径危害人体健康，因此发展有机污染物的治理技术已经成为环境工作者的迫切任务之一[王宁,侯艳伟,彭静静,戴九兰,蔡超.生物炭吸附有机污染物的研究进展.环境化学,2012(03)]。多环芳烃(PAHs)则是在环境中广泛分布的一类疏水性有机污染物，其在河流沉积物上的吸附行为直接影响着其环境归趋和生态毒性。而我国水体已普遍受到PAHs污染,其中部分水体污染严重。在城市污水部分，工业废水的处理存在不完全的问题，有些企业甚至将未经处理的废水就直接排进河流等水体中，尽管PAHs在水中的浓度较低，但是仍然具有较强的毒性，且因为其具备污染广，易积累等特点，严重污染环境，威胁人类健康，因此研究如何有效去除污水中的PAHs具有极其重要的意义。芘是多环芳烃的重要代表物之一。研究表明，芘在淮河、黄河水环境和沉积物中均有检出，且含量较高，可看作是水体多环芳烃污染的典型物质[范顺利,田大勇,韩晓霞.多环芳烃在淮河,黄河和卫河沉积物上的吸附及解吸行为研究.环境污染与防治,2010(005):34-39.]。本发明以热裂解炭材料为吸附介质，以芘作为目的污染物来研究热裂解炭的吸附效果，设置不同的吸附实验条件，分析热裂解炭吸附PAHs过程的性能和影响因素。

此外，自20世纪80年代以来，我国农业秸秆总量迅速增加，当前全国耕地上种植的各类农作物,年产秸秆总量约7亿t，其中水稻、小麦和玉米等大众农作物秸秆总量在5亿t左右[马骥.中国农户秸秆就地焚烧的原因:成本收益比较与约束条件分析——以河南省开封县杜良乡为例.农业技术经济,2009(2):77-84.]。然而这三类秸秆存在严重的不合理利用，其中包括秸秆就地露天焚烧现象的也越来越严重[苏继峰，朱彬，周韬，等.秸秆焚烧导致南京及周边地区2次空气污染事件的成因比较［J］.生态与农村环境学报，2012，28(1):37-41.]，据统计，我国秸秆焚烧量已超过2×108t·a^-1，而并且因秸秆焚烧而损失的氮、磷、钾相当于全国化肥总产量的60%左右［花莉，张成，马宏瑞，等.秸秆生物质炭土地利用的环境效益研究［J］.生态环境学报，2010，19(10):2489-2492］。表明我国农田秸秆的资源化处理一直没有得到根本性解决。因此，推进秸秆综合利用和产业化的发展，是我国农业和农村废弃物资源化利用面临的战略挑战。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种去除水中多环芳烃的热裂解炭。

本发明的另一目的是提供该热裂解炭的制备方法。

本发明的又一目的是提供该热裂解炭的应用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种热裂解炭，由选自玉米秸秆、小麦秸秆或花生壳中的一种或多种农业废弃物经晒干，再在无氧350～500℃条件下炭化制成。

所述的热裂解炭优选过80目筛。

本发明所述的热裂解炭的制备方法，将玉米秸秆、小麦秸秆或花生壳中的一种或多种农业废弃物经晒干，再在无氧350～500℃条件下炭化制成。

本发明所述的热裂解炭在去除水中多环芳烃中的应用。

其中，所述的多环芳烃优选芘。

一种去除水体中多环芳烃的方法，在水体中投加本发明所述的热裂解炭，并调节水体pH至4～5,24h后去除热裂解炭。

其中，热裂解炭的加入量优选15mg/40mL。

所述的多环芳烃优选芘。

有益效果：

本发明提供了一种新型的吸附材料，以玉米秸秆、小麦秸秆或花生壳作为热裂解炭的原料制成热裂解炭，不仅可以解决秸秆不合理利用问题，有效利用了农业废弃物，净化了环境，且能有效吸附多环芳烃，特别是芘，降低有机污染水体中多环芳烃的浓度，且解吸率低，具有持续性和稳定性，解决了水安全问题，可谓一举两得。

附图说明

图1热裂解炭生产流程

图2pH值对热裂解炭粉末吸附多环芳烃芘效果的影响

图3不同质量热裂解炭投加量对热裂解炭粉末吸附多环芳烃芘效果的影响

图4热裂解炭粉末对多环芳烃芘的吸附动力学变化曲线