[发明专利]一种聚吡咯改性生物炭及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚吡咯改性生物炭及其制备方法与应用，属于污染土壤治理技术领域，其制备方法包括以下步骤：(1)将玉米秸秆厌氧处理后加热热解，得到玉米秸秆生物炭；(2)将所述玉米秸秆生物炭过筛后浸于吡咯单体的盐酸溶液中，搅拌后过滤、干燥，得到混合物；(3)将所述混合物浸入盐酸与过硫酸铵的混合溶液，搅拌反应后，依次经干燥、洗涤、抽滤、干燥，即得所述聚吡咯改性生物炭。同时公开了上述制备方法制备得到的聚吡咯改性生物炭，以及该聚吡咯改性生物炭在处理土壤重金属Cr(Ⅵ)污染中的应用。与传统的改性工艺相比，本发明有效降低了生物炭改性成本，简化了生物炭改性工艺，提高了对土壤中Cr(Ⅵ)的修复效率。

技术领域

本发明涉及污染土壤治理领域，特别是涉及一种处理土壤重金属Cr(Ⅵ)污染的聚吡咯改性生物炭及其制备方法与应用。

背景技术

重金属铬及其化合物常用于电镀、皮革加工、冶金、颜料、军工等行业，是无机化工系列的主要产品之一。在这些产品的生产过程中产生的废水、废气及废渣并进行无处理排放，给周边的环境带来严重的危害性。铬在环境中以Cr(III)和Cr(VI)的形式存在。其中，Cr(III)无毒，并与土壤颗粒紧密结合，而Cr(VI)则毒性极大，与土壤胶体的吸附性较弱，很容易随着地表径流污染周边水源和地下水，土壤受铬污染主要是Cr(Ⅵ)，在土壤中以水溶性阴离子的形态存在，目前，对于改性生物炭对Cr(Ⅵ)污染土壤的修复已有相关文献报道，生物法与化学法较为常见。

生物炭-微生物技术虽能一定程度缓解污染土壤，但也可能面临以下问题：(1)部分生物炭中可能含有的内源污染物，一旦造成污染不易解决；(2)该技术在污染土壤的方面应用大部分停留在实验室阶段，实际应用较少；(3)针对土壤的特性对生物炭载体进行选择或改性，并探究生物炭与菌种的最适搭配以提高两者之间的吸附力等方面，都有待进一步研究；(4)修复周期较长，需要进一步研究材料对于微生物的毒性；(5)微生物与生物炭结合所需工艺流程较为复杂，以及耗材成本高、稳定效果差等问题。

因此，如何提供一种高效绿色又相对经济的解决Cr(Ⅵ)环境污染的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚吡咯改性生物炭及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种处理土壤重金属Cr(Ⅵ)污染的生物炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将玉米秸秆厌氧处理后加热热解，得到玉米秸秆生物炭；

(2)将所述玉米秸秆生物炭过筛后浸于吡咯单体的盐酸溶液中，搅拌后过滤、干燥，得到混合物；

(3)将所述混合物浸入盐酸与过硫酸铵的混合溶液，搅拌反应后，依次经干燥、洗涤、抽滤、干燥，即得所述聚吡咯改性生物炭。

有益效果：通过红外光谱图分析出，本发明中由聚吡咯改性后的秸秆生物炭仍保留了O-H、C＝O基团，同时出现N-H和C-H基团，可见聚吡咯已成功负载到秸秆生物炭的表面。

优选的，步骤(1)中所述厌氧处理为：将所述玉米秸秆包裹锡纸，在300℃-400℃下放置1-2h。

有益效果：本发明利用锡纸包裹隔绝氧气，能够避免秸秆在300℃-400℃下被烧成灰，还能使生物炭的产率保持稳定。

优选的，步骤(1)中所述加热热解温度为300℃-400℃，时间为60-120min。