一种利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法

    技术2025-08-11  35


    本发明涉及重金属污染修复,具体涉及一种利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,利用工业固废和农业固废经处理后,混合焙烧,得到重金属污染修复材料,在实现污染地区治理的同时,也能有效对工农业固废资源再利用。


    背景技术:

    1、重金属是指比重大于5.0g/cm3的金属元素,作为一类重要的环境污染物,其主要有pb、hg、cd、cr、as等。遭受pb、cr、as、cd等重金属污染的耕地,每年造成的直接经济损失。同时重金属污染也能通过食物链等形式迁移至人体中,造成十分严重的危害。当前,重金属修复技术包括电动力学修复、淋洗修复、化学萃取-氧化和生物修复,其中生物修复具有低成本、生态友好且无二次污染等优点。但其降解效率低、周期长,严重影响其应用性。碳基材料和铁基材料作为导电材料强化微生物的直接种间电子转移能有效加速微生物对重金属的去除效能。

    2、以秸秆为代表的种植业固废具有产量大、利用率低的特点,对其的资源化管理也处于初级阶段。这些农业固废中碳、氢、氧等元素占比高达65~90%,是一种优质的生物碳原料。如专利cn202210660397.1公开了一种利用农作物秸秆和生物碳制作的土壤修复剂及其制备方法,通过将制备的改性秸秆生物炭与各类菌剂混合,从而得到相应的土壤修复剂,能够较好的吸附、固化重金属,但其改性流程复杂且所用菌剂会大大增加土壤修复剂的应用成本。而以铜炉渣、镍渣等为代表的工业固废的年排放量超千万吨,露天堆放或者掩埋,不仅会造成大量土地被占用,更是会导致严重的环境污染。其主要成分多为铁氧化物,铝硅酸盐矿物等,经过预处理后同样能作为一类可利用的铁基材料。如专利cn202211076612.x公开了一种基于镍渣负载微生物的重金属污染土固化方法,其首先利用尿素和cacl2按一定比例制备胶结液,接着加入镍渣,经搅拌、静停后得到反应液,最后将反应液与培养好的菌液先后注入污染土壤中。能较好的降低土壤重金属含量,但同样的,其所用的胰蛋白胨、菌液等会令成本升高,难以大规模的施行。将农业固废与工业固废在控制粒径比例和混合焙烧后,不仅能增加生物炭的比表面积,强化其吸附性能,更是能利用生物炭在厌氧环境中产生的还原性物质对工业固废进行一定程度的还原,这会大大降低其生物毒性,并增强其对污染物的吸附和还原能力。与此同时,所生成的复合材料也是一种优异的导电材料,能有效促进本源微生物对重金属污染的降解能力。

    3、绿色工业发展理念不断的深入人心,工农业固废的大量产出而无法有效利用,既造成严重的环境污染,更是严重的资源浪费。因此,开发一种新的利用工农业固废合成复合材料以强化本源微生物去除重金属污染区域,在降低成本的同时,达到以废治废,合理利用资源及高效治理重金属污染的目的,具有重要意义。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,该方法先将秸秆等农业固废与铜炉渣等工业固废经洗涤等方式得到农业固废粉末和无害化的工业固废粉末,接着与水混合搅拌、过滤、干燥后得到混合料,经厌氧焙烧得到重金属污染修复材料。该方法可有效解决当前对大量产生的工农业固废无法有效利用的问题,同时制备的复合材料能有效的修复重金属污染土壤和水体,在具备良好的经济效益的同时,实现重金属污染治理的发展要求。

    2、为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

    3、i.农业固废和工业固废经洗涤、干燥、粉碎、研磨等后得到农业固废粉末和无害化的工业固废粉末;

    4、ii.将步骤i的农业固废粉末与工业固废粉末以及水按一定比例混合,制得混合料浆,经搅拌、过滤、干燥后制得混合料;

    5、iii.将步骤ii的混合料在氮气氛围中下厌氧焙烧,经洗涤、过滤、干燥后制得重金属污染修复材料;

    6、2.作为优选,所述步骤i中农业固废可以是秸秆、果实外壳、木屑、蔗渣中的一种或多种混合。

    7、3.作为优选,所述步骤i中农业固废粉末含水率≤3%,粒度-50目≥90%

    8、4.作为优选,所述步骤i中工业固废为铜炉渣、钢渣、镍渣、镍尾矿中一种或多种混合。

    9、5.作为优选,所述步骤i中工业固废粉末含水率≤3%,粒度-200目≥90%,fe2o3含量≥15wt%。

    10、6.作为优选,所述步骤ii中农业固废粉末与工业固废粉末的质量比例为1~0.2-5,固体与水的质量比例为1~3-15。

    11、7.作为优选,所述步骤ii中混合料浆搅拌速率为100~600r/min,搅拌时间为1~12h。

    12、8.作为优选,所述步骤iii中焙烧温度为300-1000℃,焙烧时间为0.5~6h。

    13、9.作为优选,所述,步骤iii中的重金属污染修复材料应用于修复重金属污染的土壤或水体。

    14、10.作为优选,所述步骤iii中重金属污染为铬、汞、镉、铅、砷中单一污染或复合污染。

    15、本发明的优势在于,该方法能利用有效利用多种工农业固废制备重金属污染修复的复合材料,这不仅可以有效解决工农业发展时大量产生难以应用的固废的问题,同时能对我国大面积的重金属污染区域进行有效治理,具有显著经济效益和较好的应用前景。



    技术特征:

    1.一种利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤i中农业固废可以是秸秆、果实外壳、木屑、蔗渣中的一种或多种混合。

    3.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤i中农业固废粉末含水率≤3%,粒度-50目≥90%。

    4.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤i中工业固废为铜炉渣、钢渣、镍渣、镍尾矿中一种或多种混合。

    5.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤i中工业固废粉末含水率≤3%,粒度-200目≥90%,fe2o3含量≥15wt%。

    6.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤ii中农业固废粉末与工业固废粉末的质量比例为1~0.2-5,固体与水的质量比例为1~3-15。

    7.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤ii中混合料浆搅拌速率为100~600r/min,搅拌时间为1~12h。

    8.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤iii中焙烧温度为300-1000℃,焙烧时间为0.5~6h。

    9.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤iii中的重金属污染修复材料应用于修复重金属污染的土壤或水体。

    10.根据权利要求1所述的利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,其特征在于,步骤iii中重金属污染为铬、汞、镉、铅、砷中单一污染或复合污染。


    技术总结
    本发明提供一种利用工农业固废制备重金属污染修复材料的方法,包括I.农业固废和工业固废经洗涤、干燥、粉碎、研磨等后得到农业固废粉末和无害化的工业固废粉末;II.将步骤I的农业固废粉末与工业固废粉末以及水按一定比例混合,制得混合料浆,经搅拌、过滤、干燥后制得混合料;III.将步骤II的混合料在氮气氛围中下厌氧焙烧,经洗涤、过滤、干燥后制得重金属污染修复材料。该方法在合理利用工农业固废的同时能有效解决我国大面积的重金属污染土壤的治理难题,是一套绿色环保且经济效益高的新工艺技术。

    技术研发人员:李云飞,刘梅堂,胡海生,熊璐,刘茜,宋小雨,刘晟琦,李欣宇,孙钦达,顾艳珠,罗冰妮,龙海洋,杨蕙真
    受保护的技术使用者:中国地质大学(北京)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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