[发明专利]一种铁改性生物炭修复高砷地下水的方法

说明书

本发明公开了一种铁改性生物炭修复高砷地下水的方法，属于地下水修复技术领域。本发明方法包括以下步骤：S1、制备铁改性生物质；S2、将铁改性生物质进行高温热裂解得到铁改性生物炭材料；S3、将步骤S2得到的铁改性生物炭材料投加到高砷地下水中除去地下水中的砷；S4、将固定有砷的铁改性生物炭材料从水中分离出来。本发明方法通过铁和生物炭的共同作用，先将高砷地下水中的三价砷氧化成毒性更低、迁移性更差的五价砷，再以吸附、络合和共沉淀等方式去除地下水中的砷，去除效率高，程序简单，工程量少，方便易操作。

技术领域

本发明涉及地下水修复技术领域，尤其涉及一种铁改性生物炭修复高砷地下水的方法。

背景技术

在自然环境中，砷主要以无机三价砷As(III)和五价砷As(V)的形式存在；其中，三价砷As(III)的毒性和迁移性远大于五价砷As(V)。多年来，高浓度砷的地下水严重威胁人类的健康；慢性摄取含砷地下水会造成地方性砷中毒，引起皮肤、膀胱、肾的癌变以及血管疾病。作为我国大多数人口的饮用水源，地下水水质情况的好坏关系到以其为水源的居民的生命健康，因此找到一种高效、低廉的高砷地下水修复方法迫在眉睫。

目前常见的高砷地下水的净化办法有：氧化还原法、沉淀-絮凝法、生物法、离子交换法、石灰软化法、膜分离法、吸附法等；然而以上方法都存在各自的弊端：(1)氧化还原法会产生有毒和致癌的副产物，(2)沉淀-絮凝法会产生不稳定的污泥，(3)生物法所需要的时间长，(4)离子交换法会产生新的废液，处理周期长，有机物的存在会污染离子树脂，(5)石灰软化法需要进行二次处理调整pH，(6)膜分离法易产生栓塞，需定期维护，后期运行成本很高，(7)吸附法需要进行再生和定期更换，运营成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种同时含有生物炭和铁氧化物的铁改性的生物炭材料，通过铁改性的生物炭材料将高毒性的三价砷氧化成五价砷，再以吸附、络合和共沉淀等方式将高砷地下水中的砷去除，实现高砷地下水的高效修复。

本发明提供了一种铁改性生物炭修复高砷地下水的方法，包括以下步骤：

S1、制备铁改性生物质；

S2、将步骤S1得到的铁改性生物质进行高温热裂解，得到铁改性生物炭材料；

S3、将步骤S2得到的铁改性生物炭材料投加到高砷地下水中，通过铁改性生物炭材料的氧化、吸附、络合和共沉淀作用除去地下水中的砷，达到修复高砷地下水目的；

S4、将固定有砷的铁改性生物炭材料从水中分离出来。

进一步的，所述步骤S1中，制备铁改性生物质的具体方法为：

S1.1、称取Fe(NO₃)₃·9H₂O固体，溶于去离子水中，搅拌直至充分溶解，配成Fe(NO₃)₃溶液；

S1.2、称取烘干的杨木生物质，将杨木生物质切割成大小一致的立方体块；

S1.3、将经过步骤S1.2处理的杨木生物质和步骤S1.1制得的Fe(NO₃)₃溶液进行混合，再浸泡48h，浸泡过程中不定期搅拌，得到充分吸收Fe(NO₃)₃溶液的杨木生物质；

S1.4、将充分吸收Fe(NO₃)₃溶液的杨木生物质滤出，烘干即得到Fe(NO₃)₃改性生物质。

进一步的，所述步骤S1.1中，配成的Fe(NO₃)₃溶液浓度为0.5mol/L。

进一步的，所述步骤S1.2中，立方体块的边长<2mm。