[发明专利]一种生物炭及其处理土壤中多环芳烃污染的用途

说明书

本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及一种利用羊粪、牛粪、小麦秸秆、花生壳等生物材料烧制的生物炭及其在修复土壤中多环芳烃(PAHs)污染的应用。所述的生物炭通过以下方法制备：①所述生物材料80℃烘干，粉碎，过筛；②经步骤①处理的生物材料放入瓷坩埚，加盖包裹后放入马弗炉烧制，烧制的温度为300‑600℃，烧制的时间为6h；③烧制好的生物炭冷却至室温，放入干燥器储存。本发明所提供的生物炭，对PAHs亲和力和吸附能力强，本底多环芳烃含量低，该生物炭可用于消除土壤多环芳烃的污染，应用潜力巨大。

技术领域

本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及一种利用羊粪、牛粪、小麦秸秆、 花生壳等生物材料烧制的生物炭及其在修复土壤中多环芳烃(PAHs)污染的应 用。

背景技术

近年来，随着工业现代化进程的不断加剧和人们生活水平的提高，生产生活 过程所产生的有机污染物向环境中的排放量持续增长，对陆生生态系统尤其是 土壤环境质量带来了严重的影响。多环芳烃(PAHs)作为一类典型持久性有机 污染物，具有毒性、持久性和生物蓄积性，可沿食物链富集，并可通过呼吸作 用、皮肤接触和饮食摄取等暴露途径进入人体，从而带来一定的健康风险。西 北干旱区水资源短缺严重，不得不用大量的工农业废水、生活污水或被重度污 染的河水灌溉农田，且沿黄灌区工农业废水不处理或处理不达标排放现象普遍 存在。土壤污染是一个全球面临的重大环境问题，其不仅严重影响土壤质量和 土地生产力，还会危及食物安全、人体健康乃至生态安全。因此，土壤污染修 复成为了许多国和地区关注的重要科技领域，并将其作为消除污染物和恢复土 壤生态功能必不可少的技术手段。

土壤有机污染的修复从修复原理上可分为：物理化学修复和生物修复。物理 化学修复技术主要是利用土壤中污染物的物理化学性质，污染物经分离、破坏、 固化等方式去除，从而达到修复污染土壤的目的。物理法操作简单，修复周期 较短，适应范围广，但是费用偏高，且容易产生次生污染问题，破坏土壤及微 生物结构，比较适合作为预处理方法，与其他修复技术结合使用。化学法主要 是将PAHs氧化为其他物质，降低其毒性。化学氧化法对低环PAHs的效果比较 明显，氧化速率与被氧化PAHs的结构性质、周围环境温度和氧化剂强度有关。 生物修复技术主要是指利用特定的生物，吸收、转化、降解或清除土壤中的有害物质，净化并改善土壤质量，包括微生物修复、植物修复、植物-微生物修复。 生物修复的成本较低、处理效果好、没有二次污染、对环境影响较小，并没有 破坏植物生长所需要的土壤环境，但是所需要的修复时间较长、易受到污染物 类型的限制。

生物炭修复技术是指利用生物炭固定土壤中的污染物，降低污染物的生物利 用率，防止其在生态环境中的进一步迁移、挥发、淋溶等过程。生物炭具有微 孔结构，不但可以补充土壤有机物质含量，有效地保存水分和养料，提高土壤 肥力和粮食产量，还可以减少二氧化碳排放，改善环境，对土壤可持续利用产 生深远影响。生物炭来源广泛，包括家畜家禽的粪便、农作物秸秆、树木枝叶、 污泥等，其制备成本低廉，可作为良好的土壤添加剂使用，利于废物资源化利 用，对消除环境风险效果显著。专利《一种利用生物炭修复多环芳烃污染土壤 的方法(200910157237.X)》公开了利用牲畜粪便制备的生物炭修复多环芳烃污 染土壤的方法，并具体公开了所述的牲畜粪便为鸡粪、鸭粪和猪粪，经鸡粪生 物炭处理的土壤PAHs减少了44％，经鸭粪生物炭处理的土壤PAHs减少了48％， 经鸡粪生物炭处理的土壤PAHs减少了40％，但是，该专利所处理的土壤中，加 入的PAHs浓度过高，PAHs浓度明显高于实际土壤中的PAHs，PAHs含量越高， 生物炭的吸附效果越好，专利中模拟出的生物炭去除芳香烃的效率无法推测其 对真实土壤中的PAHs去除效率，专利所述的材料和制备方法制备获得的生物炭 本底PAHs的含量可能超过安全限制，会导致土壤的二次污染。

本发明公开了一种PAHs本底含量低、处理污染土壤效果更优，更贴近实际 应用的生物炭材料，解决了上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物材料烧制的生物炭，具体涉及一种利用羊 粪、牛粪、小麦秸秆、花生壳等生物材料烧制的生物炭。