[发明专利]一种玉米芯改性活性炭土壤重金属吸附材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种玉米芯改性活性炭土壤重金属吸附材料及其制备方法，属于土壤污染生态修复技术领域。所述玉米芯改性活性炭重金属吸附材料具有玉米芯结构的多孔隙碳材料，是干燥的玉米芯吸附高锰酸钾溶液后，经干燥在氮气保护气氛中热解，获得玉米芯状的生物炭，玉米芯状的生物炭再浸吸氢氧化钠或氢氧化钾溶液后干燥，得到玉米芯改性活性炭重金属吸附材料，具有与玉米芯相近的体积大小与强度非常方便在土壤翻耕时填埋与回收，对土壤中重金属具有吸附性效果好，高效、费时少，能将污染土壤的重金属永久的除去，多次使用不会对土壤产生二次污染，还可以增强土壤肥力，本发明的制备方法工艺简单、操作简便，便于规模化工业生产和应用。

技术领域

本发明涉及一种用于土壤重金属吸附的玉米芯改性活性炭，属于土壤污染生态修复技术领域。

背景技术

近年来，土壤污染日趋严重，已经严重影响到农产品的产量和质量。而重金属污染是土壤污染的一个主要方面。保护耕地，保障食品安全成为当下人们关注的焦点。关于土壤重金属阻控和技术修复的研究层出不穷，但总体来说，国内外对于重金属污染的治理基本分为两种：一种是“去除”，将重金属从环境介质中去除；一种是“固定”，改变重金属元素的存在形态，降低其活性和生物有效性，将重金属钝化。目前，广泛采用的重金属钝化技术就是通过向污染基质中添加钝化剂(也叫土壤调节剂)来降低重金属的溶解性、迁移能力和生物有效性，从而转化为低毒性或移动性较低的化学形态，以减轻其对生态系统的危害，添加钝化剂将重金属由生物有效性高的可交换态和碳酸盐结合态向生物有效性低的有机结合态和残渣态转化。大量使用钝化剂又面临两个方面的问题：一是钝化效果受环境基质性质、污染元素及浓度、钝化剂种类及用量等影响较大，土壤环境有二次污染的风险；另一方面，钝化修复的长期稳定性问题。化学钝化重金属只是改变了其存在形态，降低其生物有效性，但金属元素仍保留在土壤中，土壤环境条件(pH、Eh、有机质和微生物)改变可能会引起重金属的再次活化，重金属的长期稳定性乃原位钝化修复成功的关键。将重金属从环境介质中去除是一种最理想的方法，目前主要采用种植对特定重金属具有较强吸附特性的植物，但吸收效率低，时间长。

将重金属从环境介质中去除的理想材料是既能快速的吸附土壤中的重金属，又能方便的从土壤中回收，目前能对土壤中重金属具有吸附功能的材料有很多，其中活性炭由于具有孔隙结构发达、比表面积大、易化学修饰和吸附性能优良的性质，被广泛研究与应用，Cheng[Ecological Engineering,87(2016)240-245.]等研究了通过花生壳制备的活性炭对重金属镉吸附的研究。H.Park[Chemosphere,142(2016)77-83]等制备了秸秆活性炭用于多种重金属的吸附研究。都具有很好的吸附特性，但其粉体状无法从土壤中分离出来，作用类似于土壤钝化剂。至目前为止，还未有满足对土壤重金属吸附性效果好，高效、费时少，方便回收的吸附材料及其制备方法的报道。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是要解决现有土壤重金属污染处理材料存在的缺陷，采用玉米芯为原材料，提供一种具有对土壤中重金属具有吸附性效果好，高效、费时少，方便回收的吸附材料及其制备方法。

为实现上述目的：本发明的技术解决方案是：

一种玉米芯改性活性炭土壤重金属吸附材料，其特征在于：所述的玉米芯改性活性炭重金属吸附材料具有玉米芯结构的多孔隙炭材料，是干燥的玉米芯吸附高锰酸钾溶液后，经干燥在氮气保护气氛中热解，获得玉米芯状的生物炭，玉米芯状的生物炭再浸吸氢氧化钠或氢氧化钾溶液后干燥，得到玉米芯改性活性炭重金属吸附材料。

玉米芯改性活性炭土壤重金属吸附材料制备方法按以下步骤进行：

a.取干燥的玉米芯浸入0.5wt％-2wt％浓度的高锰酸钾溶液中30min后取出，干燥，再将均匀吸附有高锰酸钾的玉米芯在氮气气氛下，以3～8℃/min的升温速率加热至250～350℃，保温40～80min，得到玉米芯炭；

b.将步骤a得到的玉米芯炭浸入0.5wt％-2wt％浓度的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中30min后取出，干燥。