本发明专利技术属于新材料制备技术领域，涉及一种重金属污染土壤修复用的纳米黑碳钝化剂制备方法，先称取纳米黑碳原料置于玻璃容器中，加入HNO3与KMnO4均匀混合后得混合氧化剂，纳米黑碳与混合氧化剂置于通风厨内室温静置得到预氧化后的纳米黑碳；将预氧化后纳米黑碳利用恒温水浴锅加热，得氧化后的纳米黑碳；将氧化后的纳米黑碳在离心机中离心后倒掉上清液；再加入蒸馏水，重复进行离心，直到离心后的上清液pH＞5.5为止，得洗涤后的改性纳米黑碳；将洗涤后的改性纳米黑碳控温105℃烘干后置于干燥器内制得产品；其工艺原理简单，制备成本低，产品质量好，生产环境友好，经济效益高，产品应用范围广，使用效果好。
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术属于新材料制备
，涉及一种应用于重金属污染土壤钝化修复的纳米黑碳表面改性钝化剂的新型制备工艺，特别是。
技术介绍
:我国土壤重金属污染问题日益严峻，尤其是Pb、Cd、Cu、Hg及其复合污染日显突出和轻度重金属污染的农田面积不断扩大，而钝化修复技术成为轻度重金属污染土壤，尤其是重金属复合污染土壤修复的最有应用前景的技术之一。该技术成功应用的关键就是制备出修复效率高、钝化稳定性强的钝化剂。黑碳(Black Carbon)是生物体或化石原料的挥发分在不完全燃烧或高温热解时转化成的，是气态过程的产物，通常情况下形成的黑碳表面积为89±2m2/g ;直径是30-50nm，密度是1.8-2.0g/cm3 ;元素组成为C (87%_92.5%)、H(l.2%-l.6%)、0(6.0%-11%);具有芳香族化合物的结构特性，有许多羧基、酚羟基、羰基等含氧功能团。因此，黑碳属于多孔性芳香族化合物结构的纳米材料，具有较强的从环境中吸附物质的能力。正是因为纳米黑碳较大的比表面积、高的活性点位以及优良的光电性能，其在污染治理领域的应用前景已被人们广泛关注。但纳米黑碳是疏水性的非极性吸附剂，对非极性有机物具有较强的亲和力，能够强烈吸附多环芳烃、多氯联苯、多氯代二苯并二恶英、多氯代二苯并呋喃和多溴联苯醚、农药敌草隆、3-氯酚和菲等各种有机污染物，而对极性重金属离子的吸附性较弱。有研究表明:黑碳对Pb2+最大吸附量远小于矿物和腐植酸。因此，必须对其进行表面改性，使之对极性重金属有较强的吸附钝化能力。在现有技术中，纳米黑碳通过氧化改性，可以增加C=C和O-H官能团，且新引进O=C-OH、C-O和CNO等官能团，从而减弱了其对极性较弱的有机物质的吸附，增强了对极性重金属离子的吸附。同时，由于纳米黑碳在土壤中普遍存在，且对种子发芽和植物生长没有明显的危害。因此，纳米黑碳经表面氧化改性后，是一种重金属污染土壤修复的环境友好的钝化剂。目前，对纳米黑碳表面的改性常用强酸性氧化剂，强氧化剂改性会使其微孔系结构遭破坏，过渡孔系增多，吸附性能明显降低。另外，高浓度强酸氧化改性纳米黑碳，还面临着改性废水的二次处理和钝化剂生产成本高等问题，将影响该技术的推广应用
技术实现思路
:本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供，以商业纳米黑碳为原料，采用低浓度硝酸与高锰酸钾混合氧化剂及其两段式低温氧化法制备改性纳米黑碳钝化剂，为轻度重金属污染土壤或重金属复合污染土壤的钝化修复提供高效钝化剂。为了实现上述目的，本专利技术的具体工艺过程包括下列步骤:(I)预氧化:称取纳米黑碳原料(g)，置于玻璃容器中，加入3.17mol/LHN03与0.1moVLKMnO4 (或重量百分比浓度为20%HN03与1.58%KMn04混合)均匀混合后的混合氧化齐IJ(mL)，纳米黑碳与混合氧化剂的质量体积比=lg:10mL，置于通风厨内，室温静置24h，得到预氧化后的纳米黑碳；(2)氧化:将预氧化后纳米黑碳利用恒温水浴锅加热，温度控制在90±2°C，氧化反应3小时，得氧化后的纳米黑碳；(3)洗涤:将氧化后的纳米黑碳在离心机中以4000转/分钟离心15分钟，倒掉上清液；再加入蒸馏水，控制离心机转速为180转/分钟，往复振荡10分钟，离心除去上清液；再重新加入蒸馏水，重复进行离心，直到离心后的上清液pH > 5.5为止，得洗涤后的改性纳米黑碳；(4)烘干:将洗涤后的改性纳米黑碳控温105°C烘干后置于干燥器内备用，即制得产品本专利技术所采用的纳米黑碳原料为煤、石油和天然气的不完全燃烧或受热分解后所形成的黑碳粉末，采用常规的炉法、槽法或热裂解法制备纳米黑碳，纳米黑碳吸碘值为700-900g/kg ；BDP吸收值为400 X 10_5_500 X 10_5m3/kg ;氮吸附比表面积为800 X 103-900 X 103m2/kg ;加热减量(max) =1% ;粉体电阻率为0.12 Ω.cm ;平均粒径为30-40nm ;灰分≤ 5-8%。本专利技术涉及的混合氧化剂的配制用重量百分比浓度为50%_70%的浓硝酸(順03)和重量百分比浓度≥ 99%的高锰酸钾混合，先将浓硝酸稀释成重量百分比浓度为20%的硝酸溶液，放入玻璃容器或塑料容器备用；再用重量百分比浓度为20%的HNO3溶液溶解高锰酸钾，每升20%HN03溶液溶解15.8g KMnO4,混合成混合氧化剂。本专利技术涉及的氧化改性后的纳米黑碳的洗涤采用多次离心法或减压抽滤法。本专利技术与现有技术相比，其工艺原理简单，制备成本低，产品质量好，生产环境友好，经济效益高，产品应用范围广，使用效果好。附图说明:图1为本专利技术涉及的CB和OCB的红外光谱线图，其中，CB和OCB分别为氧化修复前和修复后的纳米黑碳，以下同意。图2为本专利技术涉及的CB和OCB的Zeta电位曲线图。图3为本专利技术涉及的CB和OCB的SEM图的放大比较图，其中a为CB放大350倍，b为OCB放大350倍，c为CB放大2500倍，d为OCB放大2500倍。图4为本专利技术涉及的OCB在重金属污染土壤中DTPA提取态影响。图5为本专利技术涉及的OCB在重金属污染土壤中黑麦草生物量影响。图6为本专利技术涉及的OCB在重金属污染土壤中黑麦草吸收重金属量影响。具体实施方式:下面通过实施例并结合附图对本专利技术作进一步描述。本实施例的具体工艺过程包括下列步骤:(I)预氧化:称取纳米黑碳原料(g)，置于玻璃容器中，加入3.17mol/LHN03—0.1moVLKMnO4 (或20%順03— 1.58%KMn04)混合氧化剂(mL)，使质量体积比=Ig:1OmL,置于通风厨内，室温静置24h，得到预氧化后的纳米黑碳；(2)氧化:将预氧化后纳米黑碳利用恒温水浴锅加热，温度控制在90±2°C，氧化反应3小时，得氧化后的纳米黑碳；(3)洗涤:将氧化后的纳米黑碳在4000转/分钟，离心15分钟，倒掉上清液。再加入蒸馏水，控制在转速为180转/分钟，往复振荡10分钟，离心除去上清液；再重新加入蒸馏水，重复进行离心，直到离心后的上清液pH > 5.5为止，得洗涤后的改性纳米黑碳；(4)烘干:将洗净后的改性纳米黑碳于105°C烘干后置于干燥器内备用，即制得产品O实施例1:氧化剂的筛选本实施例先选择浓硝酸、硫酸、高锰酸钾、硫酸+高锰酸钾和硝酸+高锰酸钾分别组成的五种氧化剂(氧化剂的浓度见表I)作为对比，再分别称取5组纳米黑碳，每组20g于250ml锥形瓶中，每个瓶中加入200ml氧化剂,分别放于通风厨内静置24h后,进行氧化反应，以下按工艺过程步骤操作，分别制备出五种氧化剂氧化条件下的改性纳米黑碳钝化剂；然后分别称取0.1g改性纳米黑碳若干份，分别置于离心管中，分别加入20ml的Cu (NO3)2溶液，其浓度分别为 30mg/L、50mg/L、7Omg/L、100mg/L、130mg/L、160mg/L、200mg/L,于 25 V恒温振荡2h，置于25°C恒温干燥箱中保持24h，取上清液于4000r/min下离心15min，测定上清液的Cu2+含量，差减法计算吸附量，重复三次，结果显示:硝酸+高锰酸钾混合氧化剂改性后对Cu的吸附能力最强,如表I。表I不同氧化剂对改性纳米黑碳对重金属吸附能力的影本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种重金属污染土壤修复用的纳米黑碳钝化剂制备方法，其特征在于具体工艺过程包括下列步骤：（1）预氧化：称取纳米黑碳原料，置于玻璃容器中，加入3.17mol/L硝酸与0.1mol/L高锰酸钾均匀混合后的混合氧化剂，纳米黑碳与混合氧化剂的质量体积比=1g:10mL，置于通风厨内，室温静置24h，得到预氧化后的纳米黑碳；（2）氧化：将预氧化后纳米黑碳利用恒温水浴锅加热，温度控制在90±2℃，氧化反应3小时，得氧化后的纳米黑碳；（3）洗涤：将氧化后的纳米黑碳在离心机中以4000转/分钟离心15分钟，倒掉上清液；再加入蒸馏水，控制离心机转速为180转/分钟，往复振荡10分钟，离心除去上清液；再重新加入蒸馏水，重复进行离心，直到离心后的上清液pH＞5.5为止，得洗涤后的改性纳米黑碳；（4）烘干：将洗涤后的改性纳米黑碳控温105℃烘干后置于干燥器内备用，即制得产品。
【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤修复用的纳米黑碳钝化剂制备方法，其特征在于具体工艺过程包括下列步骤: (1)预氧化:称取纳米黑碳原料，置于玻璃容器中，加入3.17mol/L硝酸与0.lmol/L高锰酸钾均匀混合后的混合氧化剂，纳米黑碳与混合氧化剂的质量体积比=Ig: 10mL，置于通风厨内，室温静置24h，得到预氧化后的纳米黑碳； (2)氧化:将预氧化后纳米黑碳利用恒温水浴锅加热，温度控制在90±2°C，氧化反应3小时，得氧化后的纳米黑碳； (3)洗涤:将氧化后的纳米黑碳在离心机中以4000转/分钟离心15分钟，倒掉上清液；再加入蒸馏水，控制离心机转速为180转/分钟，往复振荡10分钟，离心除去上清液；再重新加入蒸馏水，重复进行离心，直到离心后的上清液PH > 5.5为止，得洗涤后的改性纳米黑碳; (4)烘干:将洗涤后的改性纳米黑碳控温105°C烘干后置于干燥器内备用，即制得产品O2.根据权利要求1所述的重金属污...
【专利技术属性】
技术研发人员：成杰民，刘玉真，孙艳，王汉卫，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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