一种利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法

本发明属于固体废弃物资源化利用以及生物油提取，具体涉及一种利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法。

背景技术：

1、近年来，随着工业化的大规模发展，大量的土壤和农田遭受了工业废水的污染，废水中包含的一种致癌类金属砷可通过饮用水或农产品，引发人类健康安全问题。砷可能通过与人类的接触增加皮肤癌，膀胱癌以及肺癌等癌症的患病风险。为了降低砷对人类的危害，一些土壤修复技术包括挖掘，浸出，热处理，微生物固定，农业化学改良等方法可有效修复受污染的土壤。与之相比，植物修复由于其操作简单，治理时效长，成本低等优势被认为是一种去除受污染土壤中重金属的理想以及环保的修复技术，超富集植物由于其超高的金属累积能力，被认为是植物修复中的最佳候选者。随着超富集植物在植物修复中的大规模应用，产生了大量的富集重金属植物，这类植物在腐败后会再次释放重金属造成二次污染，因此需要对该类植物进行妥善处理，充分进行资源化利用。

2、一些传统的热处理方法如焚烧，热解虽然可以有效的处理富集重金属的植物，但考虑到植物修复后其中的生物质量可能相当丰富，并且热处理可能会对生物构成威胁，因此需要一种方法既能高效利用生物质进行资源化处理，又能固定或回收其中的重金属。水热液化技术在生物质转化方面受到广泛关注，该方法可通过生物质产生生物炭以及生物油，并降低固体废物中的重金属毒性。所得到的生物炭可用作固体燃料或着进行改性处理循环吸附水体中的重金属，所得的生物油也可制备成燃料或化学品。与其他重金属如pb，zn，cu不一样的是，类金属as在水热液化后，更多的迁移到水相而非固相中，因此需要加入其他物质减少水相中砷的含量以便于处理废水以及重金属的回收。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，将工业废料钢渣加入富砷植物的水热液化体系，在处理重金属污染修复植物的同时，促进生物质向生物油的转化。

2、本发明提供了一种利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，具体步骤如下：

3、(1)将钢渣以及富砷植物蜈蚣草分别粉碎，混合，加入去离子水，搅拌均匀，得到混合原料；

4、(2)将混合原料放置于反应釜，密封反应釜，通入氮气，在搅拌状态下，加热反应釜至200℃-300℃，进行水热液化反应，待反应结束后冷却至室温，取出所得的水热液化混合溶液；

5、(3)将所得的水热液化混合溶液进行抽滤，所得的滤渣用有机溶剂进行洗涤，分别得到固相和液相，固相烘干，得到生物炭；液相进行分液，分别得到上层的有机溶剂与油相的混合液，下层的水溶液；将有机溶剂与油相的混合溶液进行旋蒸，获得生物油。

6、进一步优选，所述步骤(1)中，钢渣与蜈蚣草的质量比例为1-4:10-1。

7、进一步优选，所述步骤(1)中，钢渣与蜈蚣草的质量比例为1-3:1。

8、进一步优选，所述步骤(2)中，水热液化反应温度为300℃。

9、进一步优选，加热反应釜至反应温度的时间为30-90min，水热液化反应时间为10-60分钟。

10、进一步优选，所述步骤(3)中，所用的有机溶剂为乙酸乙酯。

11、进一步优选，所述步骤(3)中，乙酸乙酯旋蒸时间为20～25分钟。

12、进一步优选，所述步骤(3)中，旋蒸条件为45～50℃,真空度270～280kpa。

13、本发明的有益效果在于：

14、(1)本发明利用水热液化技术处理富砷植物蜈蚣草，得到了高附加值的生物炭和生物油，资源化利用废物，并且避免了重金属的二次污染。

15、(2)本发明利用钢渣中多样的活性组分促进了水热液化中生物质的产油，增加了生物质向生物油的转化效率。

16、(3)本发明利用钢渣中多样的活性组分对蜈蚣草中的砷进行了固化处理，防止砷在水体中的扩散，得到生物炭在钢渣的作用下，高效去除了生物质中对环境有害的砷元素，将废物资源化利用的同时也避免了类金属释放可能造成的二次污染，避免了其对环境的危害。

17、(4)本发明利用钢渣水热处理富砷植物实现产油及固砷，实现“以废治废，资源化利用”的目的。

18、(5)该发明制备生物油的方法简单，且成本低。

技术特征：

1.一种利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于,步骤如下：

2.根据权利要求1所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钢渣与蜈蚣草的质量比例为1-4:10-1。

3.根据权利要求2所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钢渣与蜈蚣草的质量比例为1-3:1。

4.根据权利要求1所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述步骤(2)中，水热液化反应温度为300℃。

5.根据权利要求1所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，步骤(3)中，所用的有机溶剂为乙酸乙酯。

6.根据权利要求1所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，步骤(3)中，乙酸乙酯旋蒸时间为20～25分钟。

7.根据权利要求6所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，步骤(3)中，旋蒸条件为45～50℃,真空度270～280kpa。

8.根据权利要求1所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，加热反应釜至反应温度的时间为30-90min，水热液化反应时间为10-60分钟。

9.根据权利要求1所述的利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法，其特征在于，所述钢渣的成分为9.74％的mgo，4.12％的al2o3、16.76％的sio2、35.15％的cao、8.15％的mno、19.895％的fe2o3，以质量百分数计。

技术总结本发明公开一种利用钢渣水热处理富砷植物产油协同固砷的方法。本发明将钢渣以及富砷植物蜈蚣草分别粉碎，混合，加入去离子水，搅拌均匀，得到混合原料；将混合原料放置于反应釜，进行水热液化反应，待反应结束后冷却至室温，取出所得的水热液化混合溶液；将所得的水热液化混合溶液进行抽滤，所得的滤渣用有机溶剂进行洗涤，分别得到固相和液相，固相烘干，得到生物炭；液相进行分液，分别得到上层的有机溶剂与油相的混合液，下层的水溶液；将有机溶剂与油相的混合溶液进行旋蒸，获得生物油。本发明在钢渣的作用下，增加了生物质向生物油的转化效率，高效去除了生物质中对环境有害的砷元素。技术研发人员：蒋海伟,俞成达,阙志刚,艾仙斌,石金明,文震林,范敏受保护的技术使用者：江西省科学院能源研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/12