一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法，包括以下步骤：S1、生物炭制备；S2、微塑料制备；S3、混合制备：S3

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法


[0001]本专利技术涉及有害污染物处理
，具体是涉及一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法。

技术介绍

[0002]有机污染物(如多环芳烃PAHs)、阳离子污染物(如NH
4+
)重金属污染物(如Cu、Zn、Hg、Pb等)是工业、农业、食品生产中的常见污染物，尤其是在工业废水和生活废水中存在着多种高浓度的常见污染物，对土壤的危害也非常大。因此，针对环境中的上述常见污染物的治理是目前社会发展所必须要考虑的问题。对于上述常见污染物的去除方法有很多，如通过离子交换法进行阳离子污染物NH
4+
的治理，通过吸附法对有机污染物多环芳烃PAHs进行治理，利用微生物或化学法来降低重金属污染物在环境中的迁移能力。而近些年，越来越多的研究人员将目光聚焦到了生物质炭的研究上，生物炭的吸附能力因生物炭制备原料类型而异，但其性质决定了其可以作为一种良好的土壤水体吸附剂，效率高且成本低。
[0003]除此之外土壤和水体中还可能含有其他污染物，其中，微塑料污染的问题日益加剧。当大颗粒塑料破碎时，形成微塑料；微塑料也可直接从某些制成品中释放，微塑料具有持久性、流动性和生物毒性，是多环芳烃等有机污染物的潜在载体，聚乙烯微塑料(PE)是生活污水和工业污水中的主要成分之一，研究和了解聚乙烯的环境行为，以便更好地管理这种污染物。目前对于微塑料与生物质炭相结合对土壤和水体中污染物的去除效果影响还鲜有研究，也有研究指出塑料聚合物的可膨胀、低密度和柔性结构使此类聚合物易于与生物炭相互作用，此外，生物炭和微塑料表面上有大量的官能团，这些固有地包含在材料表面上的官能团也可用于将生物炭与微塑料结合，及其相互作用也可能影响对各种常见污染物的吸附去除效率。
[0004]专利CN111613276A公开了一种基于量子化学参数构建定量构效关系预测微塑料吸附有机物的方法，包括以下步骤：1)有机污染物的微塑料/水平衡分配系数(Kd)的获取；2)Dragon分子描述符的收集；3)量子化学参数的计算与选取；4)模型建立；5)模型验证与应用。本专利技术构建了新型污染物在水环境中微塑料的分配构效关系，为实际评价污染物与有机物的复合污染提供理论依据，构建的构效关系从反应机制出发，可适用的有机物范围更广，扩大了应用范围。该专利技术专利回归分析方法简单，模型适用范围广；有利于筛选出优先控制微塑料和有机物复合污染物；以有限的实验数据快速预测新型污染物微塑料与有机物的复合污染情况，操作简单，方法可行，节约大量人力物力成本。但是，对于微塑料与有机物的复合机理以及与生物质炭的相互作用仍有待进一步的研究。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、生物炭制备：取小麦秸秆日晒2d，使用蒸馏水冲洗后置于烘箱中烘干，烘干后将小麦秸秆在粉碎机中粉碎，将粉碎后将小麦秸秆置于管式炉内以20
‑
25℃/min的升温速度加热至400℃，保温炭化1h，随后以10℃/min的升温速度加热至500℃，保温炭化2
‑
3h，冷却至室温后取出，将炭化后的小麦秸秆在研磨机中研磨至粒径为0.15
‑
0.45mm的小麦秸秆生物炭粉末；
[0009]S2、微塑料制备：取微塑料在粉碎机中粉碎，将粉碎后的微塑料过60
‑
80目筛网筛分，得到微塑料粉末；
[0010]S3、混合制备：
[0011]S3
‑
1、预冷处理：将步骤S1中制备得到的小麦秸秆生物炭粉末与步骤S2中制备得到的微塑料粉末以3.85
‑
4.35：1的重量比混合得到混合粉末，将混合粉末置于冰水浴中预冷处理5
‑
10min；
[0012]S3
‑
2、深冷处理：取出混合粉末置于液氮中深冷处理1
‑
2h，取出后将混合粉末在0℃条件下真空干燥处理，随后置于1
‑
3℃条件下保存；
[0013]S3
‑
3、冻干制备：将混合粉末与质量浓度为50％的H2O2、植物油、稻谷壳粉末以10：1.75
‑
2：0.8
‑
1.2：0.5的重量比混合搅拌5min，随后置于冷冻干燥机中冷阱，控制冷阱温度为
‑
65～
‑
55℃，冷阱时间为5
‑
8h，随后降温度降至
‑
75℃～
‑
70℃，抽真空至真空度为1
‑
5pa，冷冻干燥24
‑
30h，得到生物炭
‑
微塑料混合冻干；
[0014]S3
‑
4、超声粉碎：将生物炭
‑
微塑料混合冻干在超声条件下粉碎，得到生物炭
‑
微塑料冻干粉末；
[0015]S4、配施：将步骤S3
‑
4中得到的生物炭
‑
微塑料冻干粉末均匀施加到污染物污染的土壤中，所施加的生物炭
‑
微塑料冻干粉末在土壤中的质量占比为0.4
‑
1％；
[0016]S5、微塑料回收：取生物炭
‑
微塑料冻干粉末处理后的污染土壤样品，将污染土壤样品与处理液混合后得到混合液，使用曝气泵对混合液进行曝气处理，曝气同时进行加热，加热温度为85
‑
90℃，曝气时间2h，随后静置1h，取上层含有微塑料的植物油悬浮液。
[0017]进一步地，所述步骤S1中蒸馏水冲洗3次，烘箱温度为75
‑
80℃，烘干时间为6
‑
8h。以确保小麦秸秆完全干燥不含有水分。
[0018]进一步地，所述步骤S2中微塑料为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。均为常见的微塑料原材料。
[0019]进一步地，所述步骤S3
‑
1冰水浴为温度为0
‑
2℃的去离子水，去离子水与混合粉末的重量比为5：1。通过冷水浴进行预冷处理有利于促进微塑料与生物炭的混合。
[0020]进一步地，所述步骤S3
‑
2中液氮与混合粉末的重量比为3
‑
5：1，并且使液氮完全淹没混合粉末，同时对液氮和混合粉末进行超声搅拌处理，超声波功率为100
‑
120W，搅拌速度为500
‑
600r/min。通过深冷处理同时辅以超声搅拌处理进一步促进微塑料与生物炭的混合。
[0021]进一步地，所述步骤S3
‑
3中植物油为花生油或菜籽油，稻谷壳粉末的粒径为0.25
‑
0.5mm。通过添加植物油能够辅助促进微塑料与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、生物炭制备：取小麦秸秆日晒2d，使用蒸馏水冲洗后置于烘箱中烘干，烘干后将小麦秸秆在粉碎机中粉碎，将粉碎后将小麦秸秆置于管式炉内以20
‑
25℃/min的升温速度加热至400℃，保温炭化1h，随后以10℃/min的升温速度加热至500℃，保温炭化2
‑
3h，冷却至室温后取出，将炭化后的小麦秸秆在研磨机中研磨至粒径为0.15
‑
0.45mm的小麦秸秆生物炭粉末；S2、微塑料制备：取微塑料在粉碎机中粉碎，将粉碎后的微塑料过60
‑
80目筛网筛分，得到微塑料粉末；S3、混合制备：S3
‑
1、预冷处理：将步骤S1中制备得到的小麦秸秆生物炭粉末与步骤S2中制备得到的微塑料粉末以3.85
‑
4.35：1的重量比混合得到混合粉末，将混合粉末置于冰水浴中预冷处理5
‑
10min；S3
‑
2、深冷处理：取出混合粉末置于液氮中深冷处理1
‑
2h，取出后将混合粉末在0℃条件下真空干燥处理，随后置于1
‑
3℃条件下保存；S3
‑
3、冻干制备：将混合粉末与质量浓度为50％的H2O2、植物油、稻谷壳粉末以10：1.75
‑
2：0.8
‑
1.2：0.5的重量比混合搅拌5min，随后置于冷冻干燥机中冷阱，控制冷阱温度为
‑
65～
‑
55℃，冷阱时间为5
‑
8h，随后降温度降至
‑
75℃～
‑
70℃，抽真空至真空度为1
‑
5pa，冷冻干燥24
‑
30h，得到生物炭
‑
微塑料混合冻干；S3
‑
4、超声粉碎：将生物炭
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微塑料混合冻干在超声条件下粉碎，得到生物炭
‑
微塑料冻干粉末；S4、配施：将步骤S3
‑
4中得到的生物炭
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微塑料冻干粉末均匀施加到污染物污染的土壤中，所施加的生物炭
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微塑料冻干粉末在土壤中的质量占比为0.4
‑
1％；S5、微塑料回收：取生物炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪妮，时仁勇，王娜，李晓娜，宋洋，郭欣妍，张晓辉，施玛丽，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：