【技术实现步骤摘要】
本申请涉及生物基材料修复cr(ⅵ)污染土壤，更具体地涉及一种改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁及其修复cr(ⅵ)污染土壤的应用。
技术介绍
1、cr(ⅵ)污染问题在我国土壤重金属污染中较为突出，对农作物及人类健康构成威胁。cr(ⅵ)污染修复技术分为物理修复、化学修复和生物修复，物理修复技术速度快，可以恢复部分重金属污染土壤，但耗时长，成本高昂，适用性低，甚至对土壤造成二次污染，破坏土壤肥力；化学修复成本较低，技术比较成熟，能高效快速的处理cr(ⅵ)污染土壤，且能够大面积的推广应用，但可能会破坏土壤耕作价值，造成二次污染；生物修复技术运行成本低、安全、无污染、美化环境，但处理周期较长、效率低且应用多停留在实验室阶段。
2、纳米零价铁(nzvi)是一种特殊的材料，呈粉末状，其粒径一般在10-100nm，具有比表面积大、反应速度快、还原能力强等优点，成为近年来修复土壤重金属污染的一种理想性材料，被广泛应用于重金属污染的原位修复中，但其与目标污染物接触时存在易氧化、钝化和团聚等问题而导致nzvi失活。因此，如何对易发生氧化、钝化和团聚的纳米零价铁(nzvi)作进一步改进处理，以提高其在cr(ⅵ)污染土壤修复方面的应用效益，能够为土壤重金属污染修复和治理提供新的思路。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本申请提供了一种改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁及其修复cr(ⅵ)污染土壤的应用，以期解决纳米零价铁(nzvi)易氧化、钝化和团聚的问题，充分发挥其比表面积大、反应速度快、还原能力强等优点
2、为实现上述目的，第一方面，专利技术人提供了一种改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，由包括如下步骤所述的制备方法得到：
3、制备柚皮生物炭：将洗净切细的柚子皮置于陶瓷坩埚放入管式炉中，通入氮气的厌氧环境下，升温至350-550℃，保温1-3h，自然冷却，研磨成粉末，即得到柚皮生物炭；
4、制备改性柚皮生物炭：将强酸溶液和所述柚皮生物炭进行混合，再放入超声清洁仪中分散，然后在室温下磁力搅拌，抽滤，超纯水清洗至滤液呈中性，干燥，即得到改性柚皮生物炭；
5、制备改性柚皮生物炭包覆型纳米铁：向三颈烧瓶中加入feso4·7h2o和超纯水搅拌至充分溶解，加入海藻酸钠溶液，再放入超声波清洗器中超声，再加入所述改性柚皮生物炭继续超声溶解；将nabh4溶于0.1％naoh溶液中形成混合溶液，再将混合溶液慢慢滴入所述三颈烧瓶，在通入氮气环境下反应，用无氧超纯水清洗，清洗后得到的悬浊液盛放于烧杯，并放置于磁铁上，分离出固体沉淀物置于离心管内，放入真空冷冻干燥箱中干燥后取出，即得到改性柚皮生物炭包覆型纳米铁。
6、区别于现有技术，上述技术方案采用改性柚皮生物炭作为生物基载体负载包覆型纳米零价铁，一方面改性后的柚皮生物炭吸附性能得到了提升，另一方面包覆后的纳米零价铁因减少了与空气的接触机会，降低或规避了纳米零价铁被氧化的风险，进而提高了纳米零价铁的反应效率。同时，改性柚皮生物炭比表面积和孔隙的增加起到了有效分散纳米零价铁颗粒的作用，从而确保纳米零价铁在改性柚皮生物炭表面和孔隙内部的均匀分布，进一步提升了改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁的反应效率。此外，纳米零价铁被海藻酸钠包覆负载在改性柚皮生物炭上，微观形态呈链状，呈现出良好的分散效果，有效改善了纳米零价铁原来容易团聚的问题。
7、根据本专利技术的一些实施例，所述制备改性柚皮生物炭包覆型纳米铁步骤中，按干物质的质量分数计，feso4·7h2o、海藻酸钠和改性柚皮生物炭的用量比为(6.5-7.25)：(0.20-0.30)：1。
8、根据本专利技术的一些实施方案，制备柚皮生物炭步骤中，研磨成粉末的所述柚皮生物炭粒径的目数为100-200目。
9、本专利技术的其中一些实施例，在所述制备改性柚皮生物炭步骤中，所述强酸溶液为摩尔浓度为0.3mol·l-1的h3po4溶液。强酸溶液即可洗涤柚皮生物炭，又可以增加柚皮生物炭的表面酸度和改善生物炭的多孔结构。h3po4是最常用的化学改性活化剂之一，与其他强酸溶液相比腐蚀性和危险性更环保。并且，h3po4对脂肪族、芳香族物质和木质纤维素有分解作用，同时形成磷酸盐和聚磷酸盐交叉桥，从而避免孔隙率在发展过程中收缩。
10、本专利技术的另一些实施例，在所述制备改性柚皮生物炭步骤中，所述强酸溶液和所述柚皮生物炭的体积质量关系为20-30ml所述强酸溶液添加3.5-4.5g所述柚皮生物炭。
11、本专利技术还有一些实施例，在所述制备改性柚皮生物炭包覆型纳米铁步骤中，将1.5-2.0g nabh4溶于0.1％naoh溶液中形成混合溶液，再将混合溶液以1滴/s的速度滴入三颈烧瓶。
12、在一些实施例中，所述制备柚皮生物炭步骤升温速率为5-15℃/min。
13、第二方面，本专利技术提供了用本专利技术第一项所述改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁去除土壤中cr(vi)污染的方法，包括如下步骤：
14、初处理：以待处理cr污染土壤的重量百分比计，将所述改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁0.2％-3％加入所述待处理cr污染土壤，加入适量水，得到初处理土壤；
15、预处理：将所述初处理土壤移至培养皿，烘干后过100目筛，得到预处理土壤；
16、将所述预处理土壤消解后，加热至90-95℃，混合均匀，冷却至室温，用hno3调节ph至7.5。
17、本专利技术中待处理cr污染土壤可以是但不限于已知含cr工业废水排放的下游土壤、使用了含cr农药和化肥的农用地土壤、已确定被迁移性cr污染的土壤和实验室制备的cr污染土壤等。
18、优选地，所述初处理步骤中，以待处理cr污染土壤的重量百分比计，加入水的量为20％-400％。在实验室模拟实际情况中土壤在各种含水率情况下用本专利技术改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁进行cr(vi)污染处理的效果。
19、更优选地，考虑到实际应用中的实用性问题，在所述预处理步骤中，所述烘干温度为25-35℃。
20、区别于现有技术，上述技术方案主要具有以下有益效果：
21、在相同投加量、初始浓度、ph值的条件下，本专利技术提供的改性柚皮生物炭包覆型纳米零价铁bc-sa-nzvi对土壤中cr(vi)的去除量显著高于其他生物炭负载nzvi材料。更具体地，改性柚皮生物炭包覆型纳米零价铁的投加量为土壤的0.2％时较为合适。当投加量一定时，更高的含水率可以促进电子转移和降低土壤孔隙水中溶解氧，减缓bc-sa-nzvi氧化，提高cr(vi)的去除率，含水率为400％时，cr(vi)去除率可达到90.6％。改性柚皮生物炭包覆型纳米零价铁bc-sa-nzvi对土壤中cr(vi)污染的静态修复效果好，在空气中的抗氧化性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，由包括如下步骤所述的制备方法得到：
2.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，所述制备改性柚皮生物炭包覆型纳米铁步骤中，按干物质的质量分数计，FeSO4·7H2O、海藻酸钠和改性柚皮生物炭的用量比为(6.5-7.25)：(0.20-0.30)：1。
3.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，制备柚皮生物炭步骤中，研磨成粉末的所述柚皮生物炭粒径的目数为100-200目。
4.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，在所述制备改性柚皮生物炭步骤中，所述强酸溶液为摩尔浓度为0.3mol·L-1的H3PO4溶液。
5.根据权利要求3所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，在所述制备改性柚皮生物炭步骤中，所述强酸溶液和所述柚皮生物炭的体积质量关系为20-30mL所述强酸溶液添加3.5-4.5g所述柚皮生物炭。
6.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，在所述制备改性柚皮
7.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，所述制备柚皮生物炭步骤升温速率为5-15℃/min。
8.用权利要求1-7中任一项所述改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁去除土壤中Cr(VI)污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述初处理步骤中，以待处理Cr污染土壤的重量百分比计，加入水的量为20％-400％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预处理步骤中，所述烘干温度为25-35℃。
...【技术特征摘要】
1.一种改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，由包括如下步骤所述的制备方法得到：
2.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，所述制备改性柚皮生物炭包覆型纳米铁步骤中，按干物质的质量分数计，feso4·7h2o、海藻酸钠和改性柚皮生物炭的用量比为(6.5-7.25)：(0.20-0.30)：1。
3.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，制备柚皮生物炭步骤中，研磨成粉末的所述柚皮生物炭粒径的目数为100-200目。
4.根据权利要求1所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，在所述制备改性柚皮生物炭步骤中，所述强酸溶液为摩尔浓度为0.3mol·l-1的h3po4溶液。
5.根据权利要求3所述的改性柚皮生物炭负载包覆型纳米铁，其特征在于，在所述制备改性柚皮生物炭步骤中，所述强酸溶液和所述柚皮生物炭的体积质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾悦，李云琴，吴名秀，陈志波，方圣琼，张新颖，刘战明，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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