本發(fā)明涉及重金屬離子吸附，具體為一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)中國(guó)農(nóng)田土壤鎘累積分布特征及概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究，2000至2022年間的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)農(nóng)田土壤鎘含量范圍在0.012～23.33mg·kg-1，幾何均值為0.473mg·kg-1，這是中國(guó)農(nóng)用地土壤鎘風(fēng)險(xiǎn)篩選值的1.58倍。其中，華中地區(qū)土壤鎘含量最高，其次是西南、華南、西北、東北、華東和華北地區(qū)。中國(guó)十省市土壤重金屬鎘的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究顯示，2013到2020年期間，1730份土壤樣本中鎘的濃度平均值為0.29mg·kg-1，其中點(diǎn)位超標(biāo)率為29.6％。當(dāng)前，土壤鎘累積造成農(nóng)產(chǎn)品中鎘含量超標(biāo)的問題日益突出，已成為影響生態(tài)環(huán)境安全、人體健康的重要因素。

2、土壤鎘累積引起的農(nóng)產(chǎn)品污染問題日益受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，世界各國(guó)一直都在積極研究土壤鎘污染的防治措施。從控制土壤鎘污染的研究成果來看，一是通過立法與政策手段強(qiáng)化污染源頭防控，切斷鎘等重金屬污染物進(jìn)入農(nóng)田途徑，例如歐盟的《關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(rohs)和《報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令》(weee)，以及中國(guó)的《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》；二是通過物理、化學(xué)或生物修復(fù)技術(shù)將鎘從被污染的土壤中分離出來，移除土壤鎘存量，例如使用熱脫附、土壤淋洗、電動(dòng)修復(fù)、植物修復(fù)等修復(fù)技術(shù)；三是通過改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)或開發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品，降低土壤鎘活性或抑制作物鎘累積，例如使用鈍化劑、有機(jī)肥料等方法。然而，大多數(shù)土壤鎘污染治理與修復(fù)技術(shù)均存在著成本較高或易帶來二次污染等問題。

3、近些年來，利用低經(jīng)濟(jì)價(jià)值或無經(jīng)濟(jì)價(jià)值的農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物炭并用作吸附劑來減少土壤鎘污染的研究日益增多。從資源化利用角度考慮，開發(fā)有關(guān)生物炭的土壤鎘污染治理與修復(fù)技術(shù)是非常值得嘗試的策略。但是傳統(tǒng)的生物炭對(duì)鎘的吸附容量不夠，且在某些條件下不夠穩(wěn)定或效率不高，治理與修復(fù)土壤鎘污染能力有限。改性生物炭作為一種新型的吸附劑，由于來源廣泛、成本低廉、環(huán)境友好、較高的比表面積以及豐富的表面活性位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的吸附性能，近年來成為環(huán)境、能源等領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。開發(fā)步驟簡(jiǎn)單、成本低廉、效果良好的生物炭的改性方法，以增強(qiáng)生物炭對(duì)鎘的吸附能力，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的一個(gè)問題。因此，本發(fā)明將礦物與農(nóng)業(yè)廢棄物分別粉碎，按一定比例混合進(jìn)行炭化后得到礦物改性生物炭，其制備方法步驟簡(jiǎn)單、成本低廉，在重金屬離子吸附技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)具有潛在的研究前景與應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

2、一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其包括具體步驟如下：

3、步驟一：將粉碎后的礦物與粉碎后的生物質(zhì)進(jìn)行混合攪拌，以得到混合物；

4、步驟二：將混合物置于瓷坩堝中，并放在氣氛爐內(nèi)炭化，以得到礦物改性生物炭。

5、作為本發(fā)明所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述步驟一中粉碎后的礦物與粉碎后的生物質(zhì)的質(zhì)量比為0.4～1：1。

6、作為本發(fā)明所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述步驟一中粉碎后的礦物為粉碎過篩后具有均勻粒徑的海泡石或?yàn)跆m茶晶石，其粉碎后的礦物粒徑為0.25～1mm；粉碎后的生物質(zhì)為粉碎過篩后具有均勻粒徑的水葫蘆、甘蔗渣、谷殼、玉米稈、花生稈、花生殼、水稻稈或絲瓜藤，其粉碎后的生物質(zhì)粒徑為0.25～1mm。

7、作為本發(fā)明所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述步驟一中攪拌時(shí)間為1～3h。

8、作為本發(fā)明所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述步驟二中炭化為限氧升溫炭化法，所述限氧升溫炭化法中限氧為通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣。

9、作為本發(fā)明所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述步驟二中炭化溫度為250～650℃，升溫速度為5～25℃·min-1，炭化時(shí)間為1～5h。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比：

11、本發(fā)明中礦物改性生物炭的制備方法步驟簡(jiǎn)單、成本低廉，制備的礦物改性生物炭對(duì)鎘的吸附效果良好，在重金屬離子吸附技術(shù)領(lǐng)域很有應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其特征在于，包括具體步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其特征在于，所述步驟一中粉碎后的礦物與粉碎后的生物質(zhì)的質(zhì)量比為0.4～1：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其特征在于，所述步驟一中粉碎后的礦物為粉碎過篩后具有均勻粒徑的海泡石或?yàn)跆m茶晶石，其粉碎后的礦物粒徑為0.25～1mm；粉碎后的生物質(zhì)為粉碎過篩后具有均勻粒徑的水葫蘆、甘蔗渣、谷殼、玉米稈、花生稈、花生殼、水稻稈或絲瓜藤，其粉碎后的生物質(zhì)粒徑為0.25～1mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其特征在于，所述步驟一中攪拌時(shí)間為1～3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其特征在于，所述步驟二中炭化為限氧升溫炭化法，所述限氧升溫炭化法中限氧為通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，其特征在于，所述步驟二中炭化溫度為250～650℃，升溫速度為5～25℃·min-1，炭化時(shí)間為1～5h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及重金屬離子吸附技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種吸附重金屬鎘離子的礦物改性生物炭制備方法，包括具體步驟如下：將粉碎后的礦物與粉碎后的生物質(zhì)進(jìn)行混合攪拌，以得到混合物；將混合物置于瓷坩堝中，并放在氣氛爐內(nèi)炭化，以得到礦物改性生物炭；其中，粉碎后的礦物為粉碎過篩后具有均勻粒徑的海泡石或?yàn)跆m茶晶石；粉碎后的生物質(zhì)為粉碎過篩后具有均勻粒徑的水葫蘆、甘蔗渣、谷殼、玉米稈、花生稈、花生殼、水稻稈或絲瓜藤。本發(fā)明中礦物改性生物炭的制備方法步驟簡(jiǎn)單、成本低廉，制備的礦物改性生物炭對(duì)鎘的吸附效果良好，在重金屬離子吸附技術(shù)領(lǐng)域很有應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：柳勇,祝紀(jì)異,楊啟豪,陳峪靄,阮博,韋霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山市鐵人環(huán)保科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2