一种用于土壤修复的改性生物炭及其制备方法与应用

本发明涉及土壤修复，尤其涉及一种用于土壤修复的改性生物炭及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在土壤环境中，有机物与重金属的共存现象极为普遍。镉(cd)是我国农田土壤中最常见也是危害最大的重金属污染物之一，主要来源于农业化肥的投入及采矿、冶金、电镀等工业活动，通过大气沉降和人类生产活动进入土壤。cd在土壤环境中的毒性和迁移能力较强，容易被植物吸收而进入人类食物链，威胁人类健康。cd的毒性取决于其活性和有效性，当前对农田土壤cd的稳定化修复备受关注。

2、邻苯二甲酸酯类化合物(paes)常被用来当作增塑剂、化学溶剂、胶粘剂和印刷油墨的添加剂，以增加塑料的可塑性和柔韧性。由于塑料农膜、农药的使用，paes是我国农田土壤中较为常见的有机污染物。随着农膜的使用量不断增加和破碎、老化等，paes极易从塑料薄膜中渗出，在环境中不断积累，通过直接接触和食物链进入人体，导致内分泌、生殖等系统疾病。邻苯二甲酸二丁酯(dbp)是农膜的主要成分之一，也是最常检出的一类paes物质，相对分子质量为278.35，是一种透明的液体，较粘稠、无色且具有芳香气味，不易溶于水，可溶于醇、醚和苯等多种有机溶剂，现已被广泛地应用于塑料、橡胶等行业中。因其生物有效性较低，在土壤中难被微生物自然降解，可以持久存在，是我国农业土壤中检出率和含量均较高的paes组分之一。

3、由此可见，农田土壤中存在cd污染时往往也表现出和paes的复合污染，且二者相互之间的竞争吸附作用也会影响二者在土壤表面的吸附行为，从而增加环境风险和生物毒性。因此，土壤dbp和cd复合污染的治理修复是值得关注的土壤环境问题，急需加强应对。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种用于土壤修复的改性生物炭，用于同时解决土壤中镉和邻苯二甲酸二丁酯污染的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种用于土壤修复的改性生物炭，由纳米氧化镁生物炭组成；所述纳米氧化镁生物炭包括棕榈壳制备的活性炭和印楝素提取物基纳米氧化镁。

4、进一步地，本发明还提供一种用于土壤修复的改性生物炭的制备方法，将棕榈壳制备的活性炭加入到印楝素提取物基纳米氧化镁的水溶液中，然后搅拌，将混合溶液离心，得到的沉淀在100℃下加热，得到纳米氧化镁生物炭。

5、进一步地，印楝素提取物基纳米氧化镁的制备方法为：取印楝素提取物水溶液，加入到mg(no3)2溶液中，再缓慢加入naoh水溶液并搅拌，然后将所得到的混合溶液加热到60℃，在60℃下搅拌24h；将溶液离心，得到的沉淀用蒸馏水洗涤3次，然后在600℃石墨炉中加热2h，得到印楝素提取物基纳米氧化镁。

6、进一步地，印楝素提取物水溶液的制备方法为：取印楝素叶，粉碎后加入石油醚没过印楝素叶，浸泡20min；然后过滤掉石油醚后，加入乙醇浸泡2h，然后分离出乙醇，将乙醇选择蒸发得到印楝素提取物。

7、进一步地，所述棕榈壳制备的活性炭的制备方法为：使用去离子水洗涤棕榈壳中掉杂质；然后使用0.25m hcl洗涤，之后用去离子水去除hcl，再在0.1m koh中浸泡24h进行活化，活化后将棕榈壳进行干燥，将在干燥后的棕榈壳进行球磨粉碎，然后过50μm的筛，并在300℃的石墨炉中加热2h进行碳化，获得棕榈壳制备的活性炭。

8、进一步地，改性生物炭用于镉和邻苯二甲酸二丁酯复合污染的土壤。

9、进一步地，所述改性生物炭的添加量为污染土壤质量的0.5％～1.0％。

10、进一步地，添加改性生物炭后，污染土壤养护时间为35天。

11、进一步，养护时，污染土壤的含水率维持在53％。

12、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：将印楝素提取物基纳米氧化镁负载到棕榈壳制备的活性炭中得到纳米氧化镁生物炭，合成过程绿色无污染，成本低廉。同时对污染土壤中的镉和邻苯二甲酸二丁酯均有很好的去除率。

技术特征：

1.一种用于土壤修复的改性生物炭，其特征在于，由纳米氧化镁生物炭组成；所述纳米氧化镁生物炭包括棕榈壳制备的活性炭和印楝素提取物基纳米氧化镁。

2.一种用于土壤修复的改性生物炭的制备方法，其特征在于，将棕榈壳制备的活性炭加入到印楝素提取物基纳米氧化镁的水溶液中，然后搅拌，将混合溶液离心，得到的沉淀在100℃下加热，得到纳米氧化镁生物炭。

3.根据权利要求2所述的用于土壤修复的改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述印楝素提取物基纳米氧化镁的制备方法为：取印楝素提取物水溶液，加入到mg(no3)2溶液中，再缓慢加入naoh水溶液并搅拌，然后将所得到的混合溶液加热到60℃，在60℃下搅拌24h；将溶液离心，得到的沉淀用蒸馏水洗涤3次，然后在600℃石墨炉中加热2h，得到印楝素提取物基纳米氧化镁。

4.根据权利要求3所述的用于土壤修复的改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述印楝素提取物水溶液的制备方法为：取印楝素叶，粉碎后加入石油醚没过印楝素叶，浸泡20min；然后过滤掉石油醚后，加入乙醇浸泡2h，然后分离出乙醇，将乙醇选择蒸发得到印楝素提取物。

5.根据权利要求2所述的用于土壤修复的改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述榈壳制备的活性炭的制备方法为：使用去离子水洗涤棕榈壳中掉杂质；然后使用0.25m hcl洗涤，之后用去离子水去除hcl，再在0.1m koh中浸泡24h进行活化，活化后将棕榈壳进行干燥，将在干燥后的棕榈壳进行球磨粉碎，然后过50μm的筛，并在300℃的石墨炉中加热2h进行碳化，榈壳制备的活性炭。

6.一种用于土壤修复的改性生物炭的应用，其特征在于，采用权利要求1所述的改性生物炭用于镉和邻苯二甲酸二丁酯复合污染的土壤。

7.根据权利要求6所述的一种用于土壤修复的改性生物炭的应用，其特征在于，所述改性生物炭的添加量为污染土壤质量的0.5％～1.0％。

8.根据权利要求7所述的一种用于土壤修复的改性生物炭的应用，其特征在于，添加改性生物炭后，污染土壤养护时间为35天。

9.根据权利要求8所述的一种用于土壤修复的改性生物炭的应用，其特征在于，养护时，污染土壤的含水率维持在53％。

技术总结本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于土壤修复的改性生物炭及其制备方法与应用。具体而言，本发明公开了一种用于土壤修复的改性生物炭，其特征在于，由纳米氧化镁生物炭组成；所述纳米氧化镁生物炭包括棕榈壳制备的活性炭和印楝素提取物基纳米氧化镁。本发明将印楝素提取物基纳米氧化镁负载到棕榈壳制备的活性炭中得到纳米氧化镁生物炭，合成过程绿色无污染，成本低廉。同时对污染土壤中的镉和邻苯二甲酸二丁酯均有很好的去除率。技术研发人员：李雨桐,汪军受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27