用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭及其制备方法技术

本发明专利技术属于被污染土壤的修复领域，具体涉及用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭及其制备方法


[0001]本专利技术属于被污染土壤的修复领域，具体涉及用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭及其制备方法
。

技术介绍

[0002]土壤中重金属的主要来源可以分为自然来源和人为来源
。
自然来源包括自然地壳中存在着一定量的重金属，这些金属通过风化
、
侵蚀和地质过程逐渐释放到土壤中
。
此外，火山活动
、
地下水溶解等自然现象也可能导致土壤中重金属含量的增加
。
在现今，人为来源是土壤中重金属的主要来源；工业排放
、
废物处理
、
农药和化肥使用
、
燃煤以及交通尾气等都会导致重金属在土壤中的积累
。
此外，不当的垃圾填埋和污水灌溉等也可能引入重金属污染物
。
[0003]解决土壤中重金属污染的方法包括清除污染源
、
土壤修复
、
土壤管理和农业措施等
。
解决土壤重金属污染是一个复杂的过程，根据不同的污染程度和情况，可能需要综合运用多种技术与措施，并且修复效果需要长期跟踪评估
。
[0004]其中土壤修复采用物理
、
化学或生物等修复技术对污染土壤进行修复
。
物理方法包括土壤剥离
、
洗涤和筛分等；化学方法包括添加吸附剂和螯合剂以减少重金属的可溶性；生物方法则通过植物修复
、
微生物修复等利用生物活性来降解或植物吸收重金属
。
[0005]目前较为广泛的一种解决方法是利用生物炭对重金属进行吸附；生物炭是一种由生物质
(
如植物秸秆
、
木材等
)
经过高温热解或氧化得到的炭材料
。
它具有高度多孔的结构和极大的比表面积，这使得在吸附重金属方面表现出色
。
然而影响生物炭吸附效果的因素有很多；如表面结构
、
比表面积
、
表面基团
、
重金属离子浓度和类型
、pH
值等等；导致目前的生物炭吸附重金属有较大的发展空间
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭及其制备方法，具有良好的吸附效果
。
[0007]一种用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭，以质量份计包括以下组分：
[0008]精制钛石膏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑5[0009]碳化物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
95
‑
98
[0010]所述精制钛石膏的制备方法包括以下步骤：
[0011](1)
酸碱调节：将钛石膏
pH
调节至8‑
10
；
[0012](2)
烧制：将钛石膏煅烧，温度控制在
250
‑
500℃
内；
[0013](3)
粉碎：将煅烧后的钛石膏粉碎成粉末
。
[0014]优选地，所述精制钛石膏的制备方法还包括以下步骤：在所述精制钛石膏酸碱调节前或
/
和酸碱调节后进行物理脱水
。
[0015]此步骤的目的在于节约烧制钛石膏的时间
。
[0016]优选地，所述精制钛石膏酸碱调节时使用的调节剂包括氢氧化钙或
/
和水
。
[0017]当过酸时，使用氢氧化钙调节并不会引入新的杂质；当过碱时，利用水冲洗钛石膏，然后利用板压等方式进行物理脱水，节约烧制钛石膏的时间
。
[0018]优选地，所述碳化物由椰子副产物和
/
或橡胶树副产物热解后粉碎制成
。
[0019]前述用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭的制备方法，由精制钛石膏和碳化物混合而成，所述精制钛石膏和碳化物的质量比为2‑5：
95
‑
98
；
[0020]所述精制钛石膏的制备方法包括以下步骤：
[0021](1)
酸碱调节：将钛石膏
pH
调节至8‑
10
；
[0022](2)
烧制：将钛石膏煅烧，温度控制在
250
‑
500℃
内；
[0023](3)
粉碎：将煅烧后的钛石膏粉碎成粉末；
[0024]所述碳化物的制备方法包括以下步骤：
[0025](1)
除水；将碳化物原材料干制降低含水量，粉碎成粉末，混合；
[0026](2)
热解：将碳化物原材料在缺氧条件下热解
。
[0027]优选地，所述碳化物原材料为椰子副产物和
/
或橡胶树副产物
。
[0028]优选地，所述碳化物的制备方法的步骤
(1)
除水中，粉碎后过
≥20
目筛
。
[0029]根据本专利技术研究发现，当碳化物的目数＞
20
目时；由于碳化物体积过大会导致比表面积的下降，从而减少了与重金属接触的有效表面积，降低了吸附容量和速率
。
另一方面，碳化物体积过大会导致流体在孔隙中的流动速度减慢，导致传质过程的限制；如果重金属溶液在生物炭周围形成了一个较大的扩散层，重金属离子需要经过这一层才能达到吸附位点，这可能会导致吸附速率下降
。
故需要保证碳化物的体积在较小的范围内，才能达到本专利技术所需要的效果
。
[0030]优选地，所述碳化物的制备方法的步骤
(2)
热解中，热解温度
≥800℃
，保持时间
≥1h。
[0031]优选地，所述碳化物的制备方法的步骤
(2)
热解中，热解温度以
≥10℃/min
的速度升至
≥800℃。
[0032]优选地，对精制钛石膏和碳化物混合后的混合物测量
pH
值
。
[0033]若
pH
值在7‑
8.5
以外则洗涤或利用氢氧化钙调节，然后烘干至恒重，再次粉碎；
[0034]若
pH
值在7‑
8.5
以内则烘干至恒重，粉碎
。
[0035]本专利技术所指的椰子副产物为棕榈科椰子属植物的废弃副产物，包括但不限于，椰壳
、
椰树老化的躯干
、
枝
、
柄；椰叶
、
椰子外皮和纤维
。
[0036]本专利技术所指的橡胶树副产物为大戟科橡胶树属植物的树木副产物，如叶
、
枝
、
干
、
根
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭，其特征在于，以质量份计包括以下组分：精制钛石膏2‑5碳化物
95
‑
98
所述精制钛石膏的制备方法包括以下步骤：
(1)
酸碱调节：将钛石膏
pH
调节至8‑
10
；
(2)
烧制：将钛石膏煅烧，温度控制在
250
‑
500℃
内；
(3)
粉碎：将煅烧后的钛石膏粉碎成粉末
。2.
根据权利要求1所述的用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭，其特征在于，所述精制钛石膏的制备方法还包括以下步骤：在所述精制钛石膏酸碱调节前或
/
和酸碱调节后进行物理脱水
。3.
根据权利要求1所述的用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭，其特征在于，所述精制钛石膏酸碱调节时使用的调节剂包括氢氧化钙或
/
和水
。4.
根据权利要求1所述的用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭，其特征在于，所述碳化物由椰子副产物和
/
或橡胶树副产物热解后粉碎制成
。5.
一种用于重金属吸附的钛石膏改性生物炭的制备方法，其特征在于，由精制钛石膏和碳化物混合而成，所述精制钛石膏和碳化物的质量比为2‑5：
95
‑
98
；所述精制钛石膏的制备方法包括以下步骤：
(1)
酸碱调节：将钛石膏
pH
调节至8‑
10
；
(2)
烧制：将钛石膏煅烧，温度控制在
250
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李建宏，张婧旻，林清火，侯正伟，王禹，黄艳艳，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院橡胶研究所，
类型：发明
国别省市：