作者:粟一峰等   来源:   发布时间:2022-12-06   Tag:   点击:
[麻专利]一种含镉苎麻废料的资源化利用方法202210654043.6

 本发明公开了一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,包括如下步骤:步骤一、将含镉苎麻废料通过热解炭化制成生物炭,所得生物炭加入蒸馏水和无机酸调整pH值至2.5~3进行酸浸,再加入七水硫酸亚铁和双氧水进行氧化,得到脱镉生物炭;步骤二、将步骤一所得的脱镉生物炭添加至种植苎麻的镉污染土壤,用于促进苎麻富集镉,实现含镉苎麻废料的资源化利用。本发明通过对含镉苎麻废料的无害化处理与资源化利用,既解决含镉苎麻废料的去向问题,又提高了苎麻修复镉污染土壤的效率,达到植物方法提取土壤中镉的目的,对苎麻修复镉污染土壤的推广和利用具有十分重要的意义。

 

技术要点

1.一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一

将含镉苎麻废料通过热解炭化制成生物炭,所得生物炭加入蒸馏水和无机酸调整pH值至2.5~3进行酸浸,再加入七水硫酸亚铁和双氧水进行氧化,得到脱镉生物炭;

步骤二

将步骤一所得的脱镉生物炭添加至种植苎麻的镉污染土壤,用于促进苎麻富集镉,实现含镉苎麻废料的资源化利用。

2.根据权利要求1所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:步骤一中,所述含镉苎麻废料干燥粉碎后进行热解炭化,热解炭化的温度为350~550℃,时间为30~40min。

3.根据权利要求2所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:热解炭化的温度为450℃,时间为30min。

4.根据权利要求1所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:步骤一中,所述生物炭和蒸馏水的体积比为1:1~3。

5.根据权利要求4所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:所述生物炭和蒸馏水的体积比为1:1。

6.根据权利要求4所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:步骤一中,所述无机酸为盐酸、硫酸或硝酸,调整pH值至2.5~3酸浸12h。

7.根据权利要求4所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:步骤一中,所述生物炭、七水硫酸亚铁和双氧水的质量比为1:0.1~0.5:0.1~0.5,双氧水的质量分数为30%。

8.根据权利要求7所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:所述生物炭、七水硫酸亚铁和双氧水的质量比为1:0.2:0.3。

9.根据权利要求1所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:步骤二中,脱镉生物炭的添加量为镉污染土壤重量的1~5%。

10.根据权利要求9所述的一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,其特征在于:脱镉生物炭的添加量为镉污染土壤重量的2%。

 

技术领域

本发明涉及植物修复重金属污染修复技术领域,具体涉及一种含镉苎麻废料的资源化利用方法。

 

背景技术

随着我国经济的发展,土壤重金属污染问题日益凸显特别是在我国南方地区。由于我国经济基础薄弱,人均占地面积少,要实现休耕很难推广。采用物理方式修复成本高,而化学修复方式会破坏土壤的结果和养分。植物修复方式因其成本低廉、环境友好而成为一种具有优势的修复方法。但是,仅在污染土壤种植富集植物而忽略经济价值是不现实的。苎麻是我国传统的经济作物,一年能够收割3~4次,所得纤维具有良好的经济价值,并且在种植过程中能够富集镉,用于修复镉污染土壤较为理想。但是苎麻富集程度还达不到超富集植物的标准,修复周期长,效率不高。此外,种植作物后的含重金属废料的无害化处理亟需解决。

 

发明内容

为了解决含镉苎麻废料的处理以及苎麻修复镉污染土壤修复周期长、效率不高的技术问题,本发明的目的是在于提供一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,通过对含镉苎麻废料的无害化处理与资源化利用,既解决含镉废料的去向问题,又提高了苎麻修复镉污染土壤的效率,实现了植物方法提取土壤中镉的目的。

为了实现上述技术目的,本发明采用如下技术方案:

一种含镉苎麻废料的资源化利用方法,包括如下步骤:

步骤一

将含镉苎麻废料通过热解炭化制成生物炭,所得生物炭加入蒸馏水和无机酸调整pH值至2.5~3进行酸浸,再加入七水硫酸亚铁和双氧水进行氧化,得到脱镉生物炭;

步骤二

将步骤1所得的脱镉生物炭添加至种植苎麻的镉污染土壤,用于促进苎麻富集镉,实现含镉苎麻废料的资源化利用。

优选的,步骤一中,所述含镉苎麻废料干燥粉碎后进行热解炭化,热解炭化的温度为350~550℃,时间为30~40min;进一步优选的温度为450℃,时间为30min。

优选的,步骤一中,所述生物炭和蒸馏水的体积比为1:1~3;进一步优选的体积比为1:1。

优选的,步骤一中,所述无机酸为盐酸、硫酸或硝酸,调整pH值至2.5~3酸浸12h。

优选的,步骤一中,所述生物炭、七水硫酸亚铁和双氧水的质量比为1:0.1~0.5:0.1~0.5,双氧水的质量分数为30%;进一步优选的质量比为1:0.2:0.3。

优选的,步骤二中,脱镉生物炭的添加量为镉污染土壤重量的1~5%;进一步优选为2%。

本发明的优势在于:

本发明首先通过热解炭化的方式将含镉苎麻废料制成生物炭,然后再通过酸化和强氧化的方式对生物炭进行镉脱除,实现无害化处理,最后利用所得的脱镉生物炭添加至种植苎麻的镉污染土壤,既解决含镉废料的去向问题,又提高了苎麻修复镉污染土壤的效率,实现了植物方法提取土壤中镉的目的,对于含镉苎麻废料的处理以及镉污染土壤修复具有重要的意义。

 

具体实施方式

下面通过具体实施例,对本发明的技术方案进行更加完整,清晰的描述。本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明的保护范围。

 

实施例1

步骤一

将含镉苎麻废料于450℃热解炭化30min制成生物炭,按照生物炭和蒸馏水的体积比为1:1往所得生物炭中加入蒸馏水,并加入稀硫酸调整pH值至2.5~3进行酸浸12h,再按照生物炭、七水硫酸亚铁和30%双氧水的质量比为1:0.2:0.3加入七水硫酸亚铁和30%双氧水进行氧化,得到脱镉生物炭;

步骤二

按照镉污染土壤重量的2%,将步骤1所得的脱镉生物炭添加至种植苎麻的镉污染土壤中,用于促进苎麻富集镉,实现含镉苎麻废料的资源化利用。

含镉苎麻废料的镉脱除:

脱镉生物炭进行镉检测和风险评估。镉检测的步骤:取0.5g脱镉生物炭,检测镉含量;另取0.5g脱镉生物炭放入50ml的离心管中,加入20ml冰醋酸(0.11mol/L),在25℃,180rpm速率的振荡机上振荡16小时,在4000rpm的速率下离心,取上清液后过0.45μm,检测酸溶态的镉含量检测;风险评估方法:按照重金属生态风险评估(RAC)的方法进行评估(RAC=生物炭中酸溶态镉的量/生物炭中镉总量×100%),小于等于1%为无风险,1%≤RAC≤10%为低风险,11%≤RAC≤30%为中风险,31%≤RAC≤50%为高风险,大于50%为极高风险。

镉污染土壤:

取直径为30cm,高40cm的塑料花盆,每盆加入单质质量当量为0.5g的氯化镉,加入1L二次蒸馏水进行溶解,溶解完成后,加入10公斤土壤,搅拌,使土壤与溶液混合均匀,镉的理论浓度为50mg/kg,陈化6个月,期间保持湿度为60%。陈化完成后,倒出盆中土壤,用塑料锤进行破碎,过1cm的铁筛网。将所有的土壤混合均匀。

苎麻种植:

设置空白对照组和试验组。空白对照组为无脱镉生物炭添加组,在直径为30cm,高40cm的塑料花盆中加入15公斤镉污染土壤;试验组为14.7公斤土壤和0.3公斤脱镉生物炭的混合土。苎麻(中苎二号)进行扦插,一个月后选取株高为15cm左右的麻苗进行移栽。种植期间采用二次蒸馏水根据土壤干燥情况进行灌溉;

取样检测:苎麻完成一个生理周期后进行取样,收集苎麻的麻叶和去除麻皮后的茎,干燥后按照GB5009.152014对苎麻进行镉含量检测,制备生物炭后的镉含量检测以及计算脱镉后的RAC值。

结果如表1~2所示:

1三种含镉苎麻废料的无害化处理

  

1可知,随机选取吸收镉后的苎麻废料制备生物炭,再经过脱镉处理,其重金属生态风险RAC值均小于1%。

2脱镉生物炭添加至土壤中的苎麻修复效果

  

*平均每株废料生物量:选取5株苎麻收割地上部位后,剥去纤维,剩下的茎、叶烘干后重量与株数的比值,其中所含的镉量能够反应苎麻提取镉的效率。

2可知,生物炭脱镉处理后,在黏土和砂土中均提高了废料中镉的总量,加快了镉提取效率。

 

摘自国家发明专利,发明人:粟一峰,陈东明,瞿朝霞,姚元枝,张居作,徐君飞,梁娟,朱嘉磊,向前胜,黄行健,周志智,刘圣林,申请号:202210654043.6,申请日:2022.06.10


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