[发明专利]一种富磷生物焦及其制备方法和应用

说明书

本发明属于污染土壤修复领域，并具体公开了一种富磷生物焦及制备方法和应用，其以生物质颗粒为原料，进行富磷和碳化处理以获得富磷生物焦，其中富磷处理为将生物质颗粒/生物焦与含磷化合物溶液按设定质量比浸渍预定时间后进行脱水干燥，获得富磷生物质颗粒/富磷生物焦；所述碳化处理为将生物质颗粒/富磷生物质颗粒在混合气氛为氮气和二氧化碳的热解炉内，按设定升温速率升温至预设温度后，保持预定时间然后冷却到室温以获得生物焦/富磷生物焦。本发明制备的富磷生物焦可作为土壤改良剂及修复剂，其对重金属污染土壤具有良好的修复效果，并且具有简便易行、高效、持久的优点。

技术领域

本发明属于污染土壤修复领域，更具体地，涉及一种富磷生物焦及其制备方法和应用。

背景技术

根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》，中国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤污染超标率达16.1％，其中受重金属污染土地达2000万公顷，严重污染土地超过70万公顷，而13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕。面对土壤污染的严峻局面，2016年5月28日，国务院印发了《土壤污染防治行动计划》，明确指出将全面强化监管执法，明确监管重点，重点监测土壤中镉、汞、砷、铅、铬等重金属和多环芳烃、石油烃等有机污染物，重点监管有色金属矿采选、有色金属冶炼、石油开采、石油加工、化工、焦化、电镀、制革等行业，确保土壤污染防治工作顺利完成。可见，重金属污染土壤的治理与修复是亟需解决的问题，且任务艰巨而道远。

目前，常用的土壤修复剂有石灰、沸石、海绿石、含铁氧化物材料、堆肥、钢渣、磷灰石和磷肥等。对于现有的土壤修复剂而言，要么是在经济性上，要么是在环保性上，或者是在有效性上都存着这样或那样的缺陷。例如，含磷矿物质及化合物虽价格低廉且修复效果好，但过量磷的施加到土壤中，会带来的很多环境问题，如：土壤中磷的去向、过多的溶解性磷对砷、铬等污染物的解吸作用等。

近年来，生物焦以其原材料来源广泛、资源可再生性、生产成本低、生态安全、无污染、可大面积推广等显著特点受到广泛关注，并被视为土壤改良及受污染环境修复等方面最具有潜力的环境功能型材料。然而，仅仅通过简单的热解所制备出的生物焦，其孔隙结构及表面化学特性在吸附、固定重金属方面的表现并不突出，阻碍了其作为土壤修复剂的推广。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种富磷生物焦及其制备方法及在土壤修复中的应用，其将具有固定重金属的含磷官能团嫁接到多孔结构的生物焦表面，以制备获得可作为土壤改良剂及修复剂且对重金属污染土壤具有良好修复效果的富磷生物焦，具有简便易行、高效、持久的优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种富磷生物焦的制备方法，其以生物质颗粒为原料，先进行富磷处理获得富磷生物质颗粒，然后对所述富磷生物质颗粒进行碳化处理获得所需的富磷生物焦，或者对生物质颗粒先进行碳化处理获得生物焦，然后对所述生物焦进行富磷处理获得富磷生物焦；其中，所述富磷处理为将生物质颗粒/生物焦与含磷化合物溶液按设定质量比浸渍预定时间后进行脱水干燥，获得富磷生物质颗粒/富磷生物焦；所述碳化处理为将生物质颗粒/富磷生物质颗粒在混合气氛为氮气和二氧化碳的热解炉内，按设定升温速率升温至预设温度后，保持预定时间然后冷却到室温以获得生物焦/富磷生物焦。

通过本发明的上述方案将具有固定重金属的含磷官能团有效的嫁接到多孔结构的生物焦表面，使得将该富磷生物焦用于处理污染土壤时，该含磷官能团能有效吸附固定土壤中的重金属，进一步增加生物焦吸附固定重金属的能力；同时，生物焦负载含磷基团后同时作为有机碳肥和有机磷肥改良土壤性能。

作为进一步优选的，所述生物质颗粒为农业类废弃物、林业类废弃物、藻类、污泥、生活垃圾的一种或几种混合物。本发明通过利用上述废弃物作为生物质制备的原材料，在节约成本的同时，可实现废物的利用，同时保证了所制备的富磷生物焦作为土壤修复剂来源于土壤返还于土壤，并用于土壤污染治理，不造成土壤的二次污染。