[发明专利]一种生物质炭-类水滑石复合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种降低土壤中有效态镉的生物质炭‑类水滑石复合物的制备方法，具体涉及以廉价易得的生物质为原料，经活化、炭化先制成生物质炭，在此基础上加入金属盐以及碱性溶液，经水热反应制得生物质炭‑类水滑石复合物。本发明制备的生物质炭‑类水滑石复合物实现了固废资源化利用，并且将其应用在土壤中镉的去除时，少量生物炭的存在能有效避免类水滑石团聚，增加固化剂与重金属镉的接触面积，从而提高对土壤中有效态镉的固化效果。同时原料价廉易得，制备工艺简单，适合大批量生产，为工业化生产土壤重金属固化剂提供技术支撑。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及一种降低土壤中有效态镉的生物质炭-类水滑石复合物的制备方法。

背景技术

土壤镉污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，不仅导致土壤肥力与作物产量、品质下降，还易引发地下水污染。常用的重金属污染土壤修复方法可分为：物理修复、化学修复和生物修复。其中，原位吸附固定化修复方法是国内重金属污染土壤修复的研究热点，这种修复方法和其它方法相比因其效率高、修复快、投入低、操作简单等优点，使其在大面积重金属污染土壤修复应用中具有很好的前景。

水滑石类化合物是一种新型无机阴离子粘土，有大的比表面积和孔径、表面多活性位点、容易接受客体和耐高温等优势。目前国内外研究学者对水滑石作为吸附剂的研究，主要集中在研究不同成分组成水滑石以及其改性材料处理水体和大气中的污染物质，如吸附去除水中Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子以及CO₂的去除，用于污染土壤修复的研究较少。类水滑石表面的活性集团-OH，通过氢键相互作用容易发生团聚，影响其对镉的去除效果。因此，减少类水滑石团聚提高固化效果对其在土壤修复方面的应用十分重要。

类水滑石与生物质炭复合，一方面可以减少类水滑石的积聚，另一方面炭化后的生物质炭，基本保留了原有生物质的良好孔隙结构，具有较大的孔隙度和比表面积。同时生物质炭具有高度芳香化的结构，含有大量酚羟基、羧基和羰基，使得生物质炭具备了良好的吸附特性及稳定性。生物质炭施到土壤，能增加土壤有机物质，提高土壤肥力，使作物增产。同时，生物质炭还可以通过降低土壤中重金属的酸可提取态含量，减少重金属的生物有效性，从而降低土壤重金属污染。本发明通过水热法制备生物质炭/类水滑石复合物，操作简单，成本低。不但实现了生物质的综合利用，又能解决类水滑石团聚的问题，最终提高对土壤中镉的固化效果。

发明内容

技术问题：本发明旨在提供一种降低土壤中有效态镉的生物质炭-类水滑石复合物的制备方法，少量生物质炭的负载可以有效提高类水滑石的分散性，增强对重金属离子的固化效果。因采用来源广泛，环境友好的生物质为原料，制备过程简单，所得复合物在土壤重金属离子的固化领域有着广阔的应用前景。

技术方案：本发明的一种生物质炭-类水滑石复合物的制备方法由如下步骤实现：

步骤一.将生物质与氢氧化钾溶液混合均匀成混合物，干燥后取混合物置于管式炉内，在保护气氛中升温至600℃～800℃，反应1～2h，得到生物质炭；

步骤二.称取0.25～0.75g步骤一中制备的生物质炭，加入至两种金属盐混合溶液中，滴加碱性溶液至pH为9～11，最后将得到的浆液经60～140℃水热处理24～48h，通过离心，水洗，干燥，磨碎，过筛制得生物质炭-类水滑石复合物。

其中，

所述的金属盐为Mg²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Mn³⁺或Fe³⁺。所述的生物质为稻壳、竹粉或秸秆中任一种。

步骤一中所述的生物质与氢氧化钾的质量比为1:1～1:3。