[发明专利]一种针铁矿改性生物炭及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种针铁矿改性生物炭及其制备方法与应用。本发明针铁矿改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：1)将生物炭溶解于碱液中，得到混合液；2)将步骤1)得到的所述混合液与三价铁盐溶液混合，当体系有红色沉淀产生时加水稀释，然后进行合成反应，即得到针铁矿改性生物炭。本发明的制备方法简单，成本低廉，其对污染物的去除率高，吸附量大，对环境无二次污染。

技术领域

本发明涉及一种针铁矿改性生物炭及其制备方法与应用，属于环境修复技术领域。

背景技术

砷(As)是一种类金属，由于含砷的岩石风化剥蚀以及矿产开采、金属冶炼、化肥农药施用、煤炭燃烧以及化工生产等人为活动使大量的砷进入土壤并逐步分散到环境中，导致水体和土壤砷污染。砷对人类具有高毒性而被列为第一类致癌物，其在土壤中活性很强。土壤中的砷会通过磷蛋白转运通道进入植株并富集，通过食物链最终在人体聚集产生毒害。砷污染已经成为世界性的重大环境问题。

镉(Cd)是自然环境中存在的一类毒性极强的金属，其污染点位超标率居所有污染物之首，具有比其他重金属更强的移动性和生物毒性，且无法通过水体自净作用去除。环境中镉污染主要来源于矿工业产生的废水废渣，电镀、颜料、电子等工厂生产以及农业活动中的化肥施用和污水灌溉等。土壤和水体中的镉通过食物链进入人体后，在人体内的生物半衰期可达10～30年之久，妨碍人体对钙的吸收，导致骨骼软化和变形，引发“骨痛病”，甚至造成肾炎、肺气肿、肌肉痉挛、骨髓损失等，对人体产生严重的毒害作用。镉因此被美国毒物委员会(ATSDR)列为第6位危害人体健康的有毒物质，镉污染的研究和修复依然是环境治理中的重点和难点。

水体中镉砷污染治理技术主要包括氧化聚沉、絮凝剂沉淀、化学静电沉淀、离子交换、膜分离等。土壤中镉砷污染具有不可降解性、持久性、隐蔽性、长期性和难以去除不可逆转等特点，对镉砷污染土壤的修复难度和成本都是相对高的。对于镉砷污染土壤的修复治理方法有客土和深耕翻土法、土壤淋洗、热处理技术、电动修复、植物修复法和原位钝化技术。生态修复被认为是最优化的一项综合的环境技术，在解决土壤污染问题上将成为最根本的手段。生态修复中的植物修复技术主要是通过超富集植物将土壤中的镉砷吸收转移至植物中进行清除，利用植物能忍耐或超积累砷的特性修复镉砷污染的土壤。

水体中镉砷修复方法有氧化聚沉、絮凝剂沉淀、化学静电沉淀、离子交换、膜分离等。但是这些方法成本高且不能原位修复或者需要很多后续处理。客土、土壤淋溶等这些修复技术对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤基本上难以应用和奏效；而电位修复则需要耗费大量的经费和人力，可能会破坏污染场地土壤的理化性质甚至会造成二次污染；植物修复虽然是最优化的综合环境技术，但是砷富集植物品种少，其生长环境往往受到温度、湿度等因素影响，筛选和培育工作困难；其次超积累植物生产缓慢，而且需要大量种植，修复污染需要的时间较长；第三，富集的植物收割后的后续问题也要妥善处理，避免再次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种针铁矿改性生物炭及其制备方法与应用，本发明的制备方法简单，成本低廉，其对污染物的去除率高，吸附量大，对环境无二次污染。

本发明提供的一种针铁矿改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：1)将生物炭溶解于碱液中，得到混合液；

2)将步骤1)得到的所述混合液与三价铁盐溶液混合，当体系有红色沉淀产生时加水稀释，然后进行合成反应，即得到针铁矿改性生物炭。

上述的制备方法中，制备所述生物炭包括如下步骤：将农作物秸秆或树枝洗净、烘干，然后在惰性气氛中热解，得到所述生物炭；

所述惰性气氛为氮气；

所述热解的温度可为10～20℃/min的加热速率加热至600℃，并在600℃下热解1h；具体可为5℃/min的加热速率加热至600℃。

本发明中，制备所述生物炭的所述农作物秸秆为本领域中常见的秸秆，具体包括小麦秸秆、玉米秸秆和/或棉花秸秆。