[发明专利]一种利用椰壳生物炭吸附土壤中重金属离子的方法

说明书

本发明公开了一种利用椰壳生物炭吸附土壤中重金属离子的方法。本发明通过将椰壳炭化制备得到椰壳生物炭；然后将椰壳生物炭混匀于土壤中，吸附重金属离子。在土壤中添加质量浓度为5％的椰壳生物炭能提高土壤对重金属的吸附率11.6％～20.0％，金属离子在土壤中的吸附为不可逆吸附，具有明显滞后效应。土壤中施用椰壳生物炭能有效修复土壤中的重金属污染，从而减少重金属离子对农业土壤的危害。

技术领域

本发明属于分析检测领域，具体涉及一种利用椰壳生物炭吸附土壤中重金属离子的方法。

背景技术

生物质炭是在完全缺氧的条件下经高温热解将植物生物质炭化产生的一种高度芳香化难熔性物质，在自然环境中广泛存在，具有多级的孔隙结构、巨大的比表面积、较大的孔容、高度的热稳定性和CEC，在土壤中施用生物质炭可以改变土壤的理化性质，极大地提高土壤的保水、保肥能力和土壤团聚体稳定性；同时还可以固炭减排、利用农业废物资源。近些年，由于生物质炭在减缓气候变化、改良土壤品质和修复环境污染方面表现出的巨大优势和潜力，生物炭可以有效促进游离重金属离子固化至土壤中，减少重金属离子进入农作物，从而减少重金属离子对农作物和人体的污染。生物质炭用于缓解和控制土壤中有机污染和重金属污染成为当前的研究热点，已有关于生物炭吸附土壤中铅、镉、砷等的报道。然而，目前还没有关于以热带和亚热带农业废弃资源为前驱材料烧制的生物炭对广东农用土壤的重金属吸附影响的相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中还未有就近利用以热带和亚热带农业废弃资源椰壳前驱材料烧制的生物炭来修复和治理广东农用土壤的重金属污染的问题，提供一种椰壳生物炭以及利用椰壳生物炭吸附土壤中重金属离子的方法。

本发明提供一种椰壳生物炭，其特征在于，通过如下方法制备得到：

将椰壳风干后粉碎，粒径控制在3mm以下，填充到瓷坩埚内，加盖密封后于马弗炉内灼烧，以10℃/min的升温速率升到200℃，恒温2h预炭化；然后再以10℃/min的升温速率升温至600℃热解炭化3h，冷却后研磨过100目筛，得到椰壳生物炭。

本发明还提供一种利用椰壳生物炭吸附土壤中重金属离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述的椰壳生物炭混匀于土壤中，吸附重金属离子。

优选，是按质量比1-20份椰壳生物炭：80-99份土壤的比例，将椰壳生物炭混匀于土壤中。

更优选的，是按质量比5份椰壳生物炭：95份土壤的比例，将椰壳生物炭混匀于土壤中。

优选，所述的重金属离子为Cd²⁺、Co²⁺和/或Cu²⁺。

本发明的椰壳生物炭和广东土壤在去除溶液中的Cd²⁺、Co²⁺和/或Cu²⁺方面具有较好的去除率，最高去除率超过75％，优于以往报道的利用生物炭去除重金属离子去除率，说明椰壳生物炭除了能有效修复土壤重金属污染外，其联合广东土壤在去除废水中重金属离子方面具有很好的应用前景。

本发明用热带水果废弃资源椰壳作为前驱材料烧制成生物炭，经测试具有很大的比表面积和很强的吸附性能，在土壤修复方面具有很好的应用前景。通过在亚热带农业土壤—广东典型水稻土中施用椰壳炭，发现其对土壤中有效态重金属的钝化修复能力，温度、pH值和生物炭添加量等因素均影响椰壳生物炭吸附率。

本发明通过方法优化，建立了用椰壳生物炭去除广东土壤重金属离子的最优方法。本发明提供了一种可靠、高效的用椰壳生物炭吸附和去除土壤中重金属离子的方法，从而减少重金属离子对农业土壤的污染，促进健康农业、绿色农业的发展。

附图说明

图1是椰壳生物炭表面形貌及能谱图：A)吸附重金属离子前；B)吸附重金属离子后；