[发明专利]硫基-巯基改性生物炭的制备方法及改性生物炭

说明书

本发明公开了一种硫基‑巯基改性生物炭的制备方法及改性生物炭，所述制备方法包括以下步骤：(1)生物炭前处理；(2)制备硫基化改性溶液；(3)制备硫基改性生物炭；(4)制备硫基‑巯基改性生物炭。本发明提供的硫基‑巯基改性生物炭原料为市售，价格低廉，不含重金属，不会产生二次污染；且制备工艺简单，易于大规模生产运用；充分发挥了生物炭比表面积大、镉具有亲硫作用，对土壤中可交换态镉具有较强的吸附、络合及共沉淀作用，使土壤中有效态镉达到显著的固化效果；可以提高土壤有机质含量，土壤有机质含量增加不仅有利于增强土壤肥力，而且可以和金属离子通过络合作用降低重金属镉的有效性。

技术领域

本发明属于土壤重金属污染修复技术领域，涉及一种硫基-巯基改性生物炭的制备方法及改性生物炭。

背景技术

城市化、工业化的快速发展和化肥、农药的大量施用，致使重金属污染物直接或间接地进入农田土壤。重金属对于生物的毒性机制及生物效应不同于其他污染物，其在生物体内具有富集作用强、隐蔽性、长期性、累积性和毒性大等特点。目前，我国土壤镉污染点位超标率达7.0％，局部地区污染更高，引起社会各界广泛关注，并且镉在环境中的化学活性强、移动性大、毒性持久、易通过食物链的富集作用危害人类健康，能诱发肝、肾、骨骼病变，还有致癌作用，严重威胁食品安全和人体健康。因此，开发农田土壤重金属镉污染修复技术，是土壤镉污染防控的重要突破口。

原位化学钝化技术是指加入不同类型的钝化剂进行调节土壤的理化性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换和氧化还原等一系列反应，从而降低重金属在土壤中的生物有效性和可迁移性，减少对动植物危害的技术。钝化修复技术与其他修复技术相比具有修复速率快、稳定性好、费用较低、操作简单、不影响农业生产等优点，可以适用于大面积中轻度重金属污染农田土壤修复治理。其中，粘土矿物、生物炭、有机肥料、含磷物质等是常用的几类土壤重金属钝化剂。

生物炭作为环境修复新型材料引起了广泛的关注，具有较丰富的孔径及比表面积，可依据其本身的静电引力作用和较高的离子交换性能吸附固定重金属镉，有效降低重金属镉活性。但其吸附性能和稳定性受到很大限制，对生物炭进行改性具有重大意义。目前，有关改性生物炭治理修复土壤重金属镉污染也有多篇公开技术文献报道。“CN104388094 A”发明了一种铁基生物炭材料的制备工艺及其在土壤污染治理中的应用，能有效降低土壤中砷镉的生物有效性，但其还原剂溶液为硼氢化钠或聚乙烯吡咯烷酮，价格昂贵，反应产生的废水对生态环境和人体健康有很大的危害，且需在高温下(800℃)搅拌反应，不利于实际农田推广应用。“CN 105062495 A”公开了一种重金属稳定剂，包括钠基膨润土、沸石粉、巯基-铁基改性生物炭、还原铁粉、氧化钙。通过对生物炭进行巯基-铁基改性，大大提高了其对重金属的吸附性能，但其制备工艺复杂，且稳定剂中含有重金属，会产生二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫基-巯基改性生物炭的制备方法及改性生物炭，以解决目前改性生物炭制备成本高、工艺复杂、污染环境的问题。

本发明提供的这种硫基-巯基改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)生物炭前处理：将生物炭烘干后研磨成粉末状，过筛备用；

(2)制备硫基化改性溶液：将碱性溶液与二硫化碳溶液混合，常温下搅拌，然后进行超声分散，得到硫基化改性溶液；

(3)制备硫基改性生物炭：将步骤(1)制备的生物炭加入到硫基化改性溶液，加热并搅拌，然后抽滤，烘干后研磨成粉末，得到硫基改性生物炭；

(4)制备硫基-巯基改性生物炭：将步骤(3)制备的硫基改性生物炭加入到巯基溶液中，加热搅拌，然后超声分散，抽滤后烘干，研磨成粉末状，得到硫基-巯基改性生物炭。

所述步骤(1)中生物炭在40～50℃烘干后研磨成粉末，过60～100目筛。

所述步骤(2)中碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液中的一种。