[发明专利]一种镉污染土壤修复用生物质炭及其制备方法和系统

权利要求书

1.一种镉污染土壤修复系统，其特征在于，包括重金属固定机构、温室机构、恒温水循环机构和控制机构；

所述重金属固定机构包括主箱体以及在主箱体内自下而上依次设置的恒温储水窖、吸水基质层、污染土壤贮存层和生物质炭固定层，所述吸水基质层由镉污染土壤修复用生物质炭以及硅藻土复混构成；

所述温室机构包括与主箱体相连的温室箱体、设于温室箱体内的基质材料层以及生长于基质材料层上的观赏植物，所述基质材料层设于生物质炭固定层上方；

所述恒温水循环机构包括恒温水箱、连接恒温水箱和恒温储水窖的进水管、以及连接温室箱体和恒温水箱的冷凝管；

所述控制机构与恒温水循环机构相连，且能够控制恒温水循环机构为恒温储水窖提供恒温水。

2.根据权利要求1所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，所述镉污染土壤修复用生物质炭的制备方法，包括以下步骤：将农业生物质棉秆粉加入去离子水中，搅拌均匀后滴加浓磷酸，经超声浸渍、加热搅拌、粉碎和过筛后，得到预处理秸秆粉料；

将预处理秸秆粉料和三聚氰胺混合并研磨均匀后放入管式碳化炉中进行碳化，冷却，得到镉污染土壤修复用生物质炭。

3.根据权利要求2所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，所滴加的浓磷酸的质量分数为82～87％，在超声波中振荡浸渍25～35min，再加热至140～160℃下搅拌反应11～13h得到固体反应物，所述固体反应物经粉碎后过40～60目筛。

4.根据权利要求2所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，所述预处理秸秆粉料和三聚氰胺按(23～25)：(5～7)的质量比混合并研磨均匀后放入管式碳化炉中，在氮气氛围下升温至800℃，碳化1～2h，再升温至900℃，气氛更换为氨气，碳化1～3h，停止通入氨气，再通入氮气，冷却降温至室温。

5.根据权利要求1所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，所述吸水基质层中粉状的生物质炭和硅藻土的质量比为(3～5)：(7～5)；

所述污染土壤贮存层的高度为30～50cm，所述污染土壤贮存层对应的主箱体侧壁设有第一开口，且第一开口处设置第一移门；

所述生物质炭固定层的高度为10～30cm，所述生物质炭固定层对应的主箱体侧壁设有第二开口，且第二开口处设置第二移门。

6.根据权利要求1所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，所述恒温储水窖和吸水基质层之间设置隔层一，所述吸水基质层和污染土壤贮存层之间设置隔层二，所述污染土壤贮存层和生物质炭固定层之间设置隔层三，所述生物质炭固定层与基质材料层之间设置隔层四；所述隔层一、隔层二、隔层三和隔层四的主体为不锈钢骨架，且骨架内填充有抗老化、耐腐蚀、透气透水材料。

7.根据权利要求1所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，所述恒温水箱一侧壁设有与进水管相连的出水口，另一侧壁设有补水口；所述恒温水箱内设有电加热丝和温度传感器，所述进水管设有水流控制阀，所述电加热丝、温度传感器和水流控制阀分别与控制机构相连。

8.根据权利要求1所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，还包括设于温室箱体上部的除湿机构，所述除湿机构包括与控制机构分别相连的排湿风机、送风机和湿度传感器；所述温室箱体上部侧壁设有与冷凝管相连的除湿口，所述湿度传感器安装于除湿口下方，所述排湿风机的出口端与除湿口相连，所述送风机能够将室外空气送入温室箱体。

9.根据权利要求8所述的镉污染土壤修复系统，其特征在于，还包括蓄电池以及与蓄电池相连的太阳能电池板，所述太阳能电池板通过可调角度支架安装在恒温水箱顶部，所述蓄电池为恒温水循环机构、控制机构和除湿机构供电。