CN102744045B - 一种去除稻田排水中农药的吸附剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除稻田排水中农药的吸附剂，它是将农村有机废弃物组合配料通过亚临界反应制备得到的生物碳质吸附剂；其中，所述的农村有机废弃物组合配料包括如下重量份数的组分：小麦秸秆45～60份；树枝10～20份；芦苇杆8～15份；花生壳8～15份。其中，所述的亚临界反应条件为：温度280～350℃，压力2.4～9.0MPa，反应时间20～35min。本发明还公开了上述吸附剂在去除稻田排水中残留农药中的应用。本发明方法可因地制宜使用，实现了农村废弃物资源化利用，低成本、去除率高、易于操作，解决农村稻田排水中农药成分处理手段少、处理成本高、难以推广应用等难题。
Description
技术领域
本发明属于资源环境保护技术领域，具体涉及一种农村有机废弃物资源化去除稻田排水中常见农药的吸附剂及其应用。
背景技术
近年来，由于农村环境的不断恶化，使得农村饮用水源地面临严峻的威胁。特别是农田施用农药会造成农田及周边环境的残留污染。在防治农作物病虫害的过程中，喷施的农药平均只有25%～50%沉积在作物上，大部分进入了农田土壤及水体，并通过排水、径流、渗透及淋溶等方式转移到农田周边的地下水及沟渠河流，对水体造成污染。毒死蜱和噻嗪酮近年来推广的谱广杀虫剂，施用于水稻等多种作物，对水稻田褐飞虱、叶蝉、介壳虫、二化螟和稻纵卷叶螟等害虫有较好的防治效果。是目前国内防治水稻害虫的主要品种之一，在我国水稻田中使用普遍。这些农药成分水中降速度慢，随稻田排水携带极易进入周边水体，甚至对水源地产生直接危害。
目前农村在水源地保护等方面关注程度较低，多对常规的污染物(如SS、COD、氮、磷等)通过生态净化有一定效果，但是针对低浓度农药成分，处理效果不佳。一些应用于污水处理和饮用水净化的深度工艺方法，如采用化学工艺的方法（专利号200710113164.5；200720029122.9）和筛选菌株的方法（专利号200510022544.9；200710030304.2；201010547955.0；201110236947.9）去除农药成分，这些方法还难以适用于农村水源地污染物来源复杂，途径广泛，不易集中收集的特点。因此，针对农村稻田排水中农药成分处理手段少、处理成本高、难以推广应用等诸多难题，如何需找一种尽量利用农村废弃物资源、因地制宜的使用、低成本、去除率高、易于操作的稻田排水常见农药去除方法，成为技术发明的关键因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效去除稻田排水中农药的吸附剂。
本发明还要解决的技术问题是提供上述吸附剂的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种去除稻田排水中农药的吸附剂，它是将农村有机废弃物组合配料通过亚临界反应制备得到的生物碳质吸附剂；
其中，所述的农村有机废弃物组合配料包括如下重量份数的组分：小麦秸秆45～65份；树枝10～20份；芦苇杆8～15份；花生壳8～15份；
其中，所述的亚临界反应条件为：温度280～350℃，压力2.4～9.0MPa，反应时间20～35min。
其中，所述的小麦秸秆、树枝、芦苇杆、花生壳，其含水率分别为1～35%；所述的树枝的长度为3～5cm。
其中，所述的农村有机废弃物组合配料还添加水稻草秸秆、玉米秸秆、豆秸、谷草和杂草中的任意一种或几种的混合物，添加的总重量份数0.0001～50份。
上述去除稻田排水中农药的吸附剂在去除稻田排水中残留农药中的应用。
其中，待去除残留农药的稻田排水中，农药成分为毒死蜱、噻嗪酮、异丙威、叶蝉散、灭扑威、异灭威、三唑磷、扑虱灵、烯啶虫胺、井冈霉素、吡蚜酮、克瘟灵和吡嗪酮中的任意一种或几种的混合物，单一农药成分浓度范围为20～120μg/L。农药成分优选毒死蜱和噻嗪酮中的任意一种或两种的混合物。
具体的应用方法是：在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。过滤袋的体积和重量视排水口的大小及水量而定，保证所有的排水穿过过滤袋即可。
有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)农村含水有机废弃物无需脱水处理，水分为后续的亚临界反应提供帮助。
(2)基于吸附剂产率，提出最优废弃物配比；
(3)亚临界反应条件为中低温段，满足能耗小，吸附剂产率高（达到40%以上）和吸附性能好的要求，提出反应器最优控制条件；
(4)制备得到的吸附剂在1.0～4.0h就达到吸附平衡，对农药的饱和吸附量为4.5mg/g～12.6mg/g。
(5)基于吸附剂性能，提出因地制宜的吸附剂应用方法，能够有效去除排水中90～95%的残留农药。
(6)实现农村废弃物资源化利用与环境保护相结合；
(7)解决农村稻田排水中农药成分处理手段少、处理成本高、难以推广应用等难题，为农村水环境保护提供了一种有效方法。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明制备吸附剂流程示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
(1)农村有机废弃物组合配料（重量份数）：含水率20%小麦秸秆60份，含水率6%的5cm树枝15份；含水率18%芦苇杆15份；含水率6%花生壳10份。
(2)反应器控制条件及吸附试验：配料加入亚临界水气化反应装置，温度控制在320℃之间，压力约为8.1MPa，反应时间30min，生物碳质吸附剂的产率达到45.5%，3.5h就达到吸附平衡，毒死蜱和噻嗪酮的饱和吸附量分为8.6mg/g和9.2mg/g。
(3)吸附剂使用：在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。待处理的排水中农药成分毒死蜱和噻嗪酮浓度分别为60μg/L和82μg/L，去除率分别为92.3%和92.6%。
实施例2：
(1)农村有机废弃物组合配料（重量份数）：含水率25%小麦秸秆65份，含水率8%的5cm树枝12份；含水率20%芦苇杆10份；含水率5%花生壳13份。
(2)反应器控制条件及吸附试验：配料加入亚临界水气化反应装置，温度控制在340℃之间，压力约为8.7MPa，反应时间26min，生物碳质吸附剂的产率达到43.7%，3.7h就达到吸附平衡，毒死蜱和噻嗪酮的饱和吸附量分为9.5mg/g和10.3mg/g。
(3)吸附剂使用：在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。待处理的排水中农药成分毒死蜱和噻嗪酮浓度分别为75μg/L和87μg/L，去除率分别为93.5%和94.8%。
实施例3：
(1)农村有机废弃物组合配料（重量份数）：含水率32%小麦秸秆60份，含水率4%的5cm树枝20份；含水率18%芦苇杆10份；含水率5%花生壳10份。
(2)反应器控制条件及吸附试验：配料加入亚临界水气化反应装置，温度控制在350℃之间，压力约为9.0MPa，反应时间25min，生物碳质吸附剂的产率达到41.2%，4.0h就达到吸附平衡，毒死蜱和噻嗪酮的饱和吸附量分为10.2mg/g和11.3mg/g。
(3)吸附剂使用：在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。待处理的排水中农药成分毒死蜱和噻嗪酮浓度分别为102μg/L和110μg/L，去除率分别为95.3%和95.6%。
实施例4：
(1)农村有机废弃物组合配料（重量份数）：含水率32%小麦秸秆45份，含水率4%的5cm树枝10份；含水率18%芦苇杆8份；含水率5%花生壳15份；豆秸8份，稻草秸秆5份和谷草6份。
(2)反应器控制条件及吸附试验：配料加入亚临界水气化反应装置，温度控制在280℃之间，压力约为2.4MPa，反应时间35min，生物碳质吸附剂的产率达到38.6%，4.0h就达到吸附平衡，毒死蜱和噻嗪酮的饱和吸附量分为11.5mg/g和11.8mg/g。
(3)吸附剂使用：在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。待处理的排水中农药成分毒死蜱和噻嗪酮浓度分别为86μg/L和90μg/L，去除率分别为92.3%和93.6%.。
实施例5：
(1)农村有机废弃物组合配料（重量份数）：含水率32%小麦秸秆45份，含水率4%的5cm树枝10份；含水率18%芦苇杆8份；含水率10%花生壳8份，豆秸8份，玉米秸秆8份和杂草6份。
(2)反应器控制条件及吸附试验：配料加入亚临界水气化反应装置，温度控制在308℃之间，压力约为4.6MPa，反应时间35min，生物碳质吸附剂的产率达到39.2%，4.0h就达到吸附平衡，毒死蜱和噻嗪酮的饱和吸附量分为9.5mg/g和10.8mg/g。
(3)吸附剂使用：在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。待处理的排水中农药成分毒死蜱和噻嗪酮浓度分别为86μg/L和90μg/L，去除率分别为去除率分别为91.0%和91.5%。
实施例6：
同实施例1的方法，所不同的是，待处理的排水中农药成分毒死蜱、噻嗪酮、异灭威、三唑磷、扑虱灵、井冈霉素，浓度分别为20μg/L、42μg/L、35μg/L、23μg/L、28μg/L和33μg/L，去除率在91.0%和92.5%之间变化。
实施例7：
同实施例1的方法，所不同的是，待处理的排水中农药成分毒死蜱、噻嗪酮、异丙威、叶蝉散、烯啶虫胺、井冈霉素、吡嗪酮和克瘟灵，浓度分别为52μg/L、46μg/L、38μg/L、39μg/L、42μg/L、50μg/L、48μg/L和39μg/L，去除率在92.60%和93.8%之间变化。
本发明提供了一种农村有机废弃物资源化去除稻田排水中常见农药的吸附剂制备及其使用方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种去除稻田排水中农药的吸附剂，其特征在于，它是将农村有机废弃物组合配料通过亚临界反应制备得到的生物碳质吸附剂；
其中，所述的农村有机废弃物组合配料包括如下重量份数的组分：小麦秸秆45～65份；树枝10～20份；芦苇杆8～15份；花生壳8～15份；
其中，所述的亚临界反应条件为：温度280～350℃，压力2.4～9.0MPa，反应时间20～35min。
2.根据权利要求1所述的去除稻田排水中农药的吸附剂，其特征在于，所述的小麦秸秆、树枝、芦苇杆、花生壳，其含水率分别为1～35%；所述的树枝的长度为3～5cm。
3.根据权利要求1所述的去除稻田排水中农药的吸附剂，其特征在于，所述的农村有机废弃物组合配料还添加稻草秸秆、玉米秸秆、豆秸、谷草和杂草中的任意一种或几种的混合物，添加的总重量份数0.0001～50份。
4.权利要求1所述的去除稻田排水中农药的吸附剂在去除稻田排水中残留农药中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，待去除残留农药的稻田排水中，农药成分为毒死蜱、噻嗪酮、异丙威、叶蝉散、灭扑威、异灭威、三唑磷、扑虱灵、烯啶虫胺、井冈霉素、吡蚜酮、克瘟灵和吡嗪酮、中的任意一种或几种的混合物，单一农药的浓度为20～120μg/L。
6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，在待处理的稻田排水口处设置过滤袋，过滤袋内填充吸附剂，排水中的农药成分经过滤袋中的吸附剂吸附处理后，排入沟渠。
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