[发明专利]一种有机污染物吸附剂的制备和评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机污染物吸附剂的制备和评估方法，属于有机污染环境修复领域。

背景技术

经济的高速发展给生态环境造成了极大的负担，继水体污染、大气污染之后，土壤环境的污染问题亦日益凸显，国家环境保护“十二五”规划中已明确提出加强土壤环境保护，并要求推进重点地区污染场地和土壤修复，加大土壤污染修复治理的投入力度。

化工厂的生产活动、农田中农药与杀虫剂的施用等造成的土壤有机物污染，与重金属污染一样，具有持久性、蓄积性，并能通过农作物的食物链传递进入人体，对人类健康产生严重危害；而不同之处在于，农药、杀虫剂等有机污染物普遍可被生物降解，在土壤微生物或植物根系的直接作用下被矿化或转化成无害有机小分子，或者被生物体摄入体内后得以降解。相比于物理、化学修复方法的大工程量和高修复花费，采取生物修复技术治理土壤有机污染明显具有经济性的优势，加上生物修复是环境友好型的原位修复技术，生物修复技术因此是修复受有机污染土壤的首选。通常，只有土壤溶液中的有机污染物能够被微生物或植物直接利用而降解，同时，高浓度的污染物会对生物产生明显的毒性抑制作用，从而不利于生物修复的正常运转。因此，向污染土壤引入降解微生物或者种植吸收植物前，通常会先加入吸附剂(改性剂)，使有机物尽可能的吸附于土壤固体上(截留贮存)，从而降低土壤溶液中能被生物直接利用的有机物浓度，以保证生物修复的正常进行，并依靠污染物在土壤固体与土壤溶解间的动态平衡，实现对吸附于土壤固体的污染物的降解去除。

根据吸附机理的不同，常用的吸附剂(改性剂)可以分为两类：第一类是长链季铵盐类改性剂，其机理是提高土壤有机质含量，增强分配作用对污染物的吸附；第二类是以活性炭为代表的表面吸附剂，其机理是提供更多的吸附位点，增强表面吸附作用对污染物的吸附。然而，这两类土壤吸附剂(改性剂)在目前生物修复的应用中均存在明显的缺陷：季铵盐类改性剂具有一定的生物毒性，大量使用会对土壤环境造成负面效应；活性炭吸附剂则是稳定性较差，吸附性能在土壤环境长期作用下降低明显，而相对较高的价格又限制了大量使用的经济性。为克服以上吸附剂的不足和缺陷，需要寻找一种生态友好、吸附性能优良且长期稳定、价格低廉、制备与使用方便的有机污染物吸附剂，以满足土壤有机污染生物修复的经济性、可靠性、环境友好性的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种有机污染物吸附剂的制备和评估方法，所制备的吸附剂具有吸附性能优良、性质稳定、生态友好、实现农业固废资源化利用、价格低廉、制备与应用简单的特点，以解决现有土壤修复技术采用的吸附剂(改性剂)存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种有机污染物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

a.将收集的农作物秸秆充分风干，使含水率低于6％；

b.将风干后的农作物秸秆置于敞口容器内，在通风条件下，将秸秆点燃并使其充分燃烧，无需控制燃烧温度；

c.将燃烧后的秸秆灰收集，即为所要的有机污染物吸附剂。

进一步地，所述农作物秸秆为小麦或水稻秸秆，且对应的吸附剂产率为：小麦秸秆不低于6％，水稻秸秆不低于16％。

进一步地，所述敞口容器是由不锈钢或陶瓷材质制成。

进一步地，所述步骤b在燃烧过程中使用了烟气收集与净化设备。

这种有机污染物吸附剂的制备方法所制备的吸附剂的评估方法，采用密度分级法和重复酸洗法处理制备得到的吸附剂，以获得吸附剂中的轻质组分、重质组分和碳基组分(轻质组分指有机污染物吸附剂中密度小于2.05g/cm³的组成成分；重质组分指有机污染物吸附剂中密度大于等于2.05g/cm³的组成成分；碳基组分指有机污染物吸附剂经过盐酸和氢氟酸反复酸洗后，所剩余的碳含量极高(>75％)的组分)，并连同制备吸附剂的农作物秸秆和所制备的吸附剂，对具有代表性的土壤有机污染物按照序批平衡法进行吸附实验，在室温(25±1℃)条件下，将不同浓度有机污染物的水溶液(含0.005M CaCl₂)与吸附剂在带盖的玻璃离心管内混合并在转盘上以40rpm的转速振荡，促进达到吸附的平衡，吸附平衡后，以6000rpm的转速离心20min，用气相或液相色谱法分析上清液中的有机物浓度，得到有机污染物在水相中的平衡浓度，在前述操作情况下，水相中有机污染物的消散只可能是被吸附于固体吸附剂上，因此，可以根据下式计算出有机污染物在吸附剂上的平衡浓度，并由此求得吸附剂对有机污染物的吸附等温线，