CN110078045A - 一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于秸秆的生物炭制备方法，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与所述第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸秆；对第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生物炭。该制备方法原料来源广、工艺简单、成本低且无二次污染。本发明还提供一种包含所述生物炭的土壤重金属稳定化药剂，土壤汞污染去除效果好，减少生物炭固定的汞产生二次污染和被微生物甲基化的机会。

Description

一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂及其制备方法。
背景技术
随着工农业快速发展和城市进程的不断加快，从工农业及日常生活中排放出来的重金属不断增加，土壤受重金属污染日益严重。土壤是人类生存与发展的重要自然资源和整个陆地生态系统赖以存在的基础，是重要的环境要素之一。土壤重金属通过迁移和转化，不仅危害农作物生长，同时危害动物以及人类的健康。
汞是一种剧毒重金属，汞具有极强的持久性、迁移性和生物富集性，是环境中长期存在、潜在危险性的污染物。汞污染的严重性和复杂性远远超过常规污染物，甚至在某些方面超过持久性有机污染物。不同形态的汞，其毒性作用相差很大，无机汞和甲基汞均可通过呼吸道、消化道、皮肤等侵入人体，无机汞在人体蓄积的部位主要有肾脏，其次是脾脏和肝脏；甲基汞除蓄积在肝、肾等脏器外，还可通过血脑屏障蓄积于脑组织内。
目前，汞污染土壤修复技术按原理可大致分为物理修复法、化学修复法和生物修复法。具体有深耕反转法、换土法、客土法、热处理法、淋洗法、固化稳定化法、植物修复法、微生物修复法等。其中固化稳定化法是通过外加试剂，利用物理吸附或化学反应形成稳定络合物，使不同形态的汞转化成某种物理—化学稳定状态存在于土壤，从而有效减少汞的迁移性和生物可利用性。目前国内外比较常用的汞稳定化修复药剂有碱性药剂、磷酸盐药剂、粘土矿物、硫化物、有机药剂和生物炭等。
生物炭是生物有机材料(也称为生物质)在无氧或低氧的条件下低温热裂解后的固体产物，具有来源广、比表面积大、孔隙发达、官能团丰富、稳定性强等特点，广泛应用于农业、环境、养殖及能源等方面。生物炭对重金属离子有较好的吸附固定作用，可降低土壤中重金属的迁移性和有效性，从而降低植物体内重金属含量；将生物炭进行物理、化学或生物改性，会强化生物炭功能，有利于生物炭的高效利用。而且生物质炭施入土壤能显著的改变土壤的理化性质，改善微生物生存环境和提高作物生长效率。可见，生物炭不仅能实现农林废弃资源再利用，同时还能减轻环境污染。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种基于秸秆的生物炭的制备方法，该制备方法原料来源广、工艺简单、成本低且无二次污染。本发明还涉及一种采用上述制备方法制备得到的秸秆生物炭，以及包含所述生物炭的土壤重金属稳定化药剂；该重金属稳定化药剂对土壤汞污染去除效果好，减少生物炭固定的汞产生二次污染和被微生物甲基化的机会。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种基于秸秆的生物炭制备方法，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸秆；对第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生物炭。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，包括以下步骤：
步骤S1、将秸秆剪碎，并依次对剪碎后的秸秆进行烘干和粉碎，获得秸秆颗粒。
步骤S2、将秸秆颗粒加入金属氯化物溶液中进行浸渍，烘干浸渍后的秸秆颗粒，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于马弗炉内，在氮气气氛下升温至热解温度，并在热解温度下保温，然后经冷却后获得秸秆生物炭。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，步骤S1中，秸秆为玉米秸秆；剪碎后的秸秆长度为1～3cm；烘干的温度为100～110℃，烘干的时间为11～13h。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，步骤S2中，金属氯化物溶液为氯化钾溶液、氯化锌溶液或氯化铁溶液；秸秆颗粒与金属氯化物溶液中氯化物的质量比为10:1～5；烘干的温度为100～110℃。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，金属氯化物溶液的浓度为0.1～1mol/L。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，步骤S3中，第一改性秸秆颗粒与单质硫的质量比为20:1～5。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，步骤S4中，升温速率为8～10℃/min，热解温度为300～600℃，保温时间为1～2小时；炭化处理在管式炉中进行，氮气的流速为0.5L/min，管式炉产生的尾气用氢氧化钙溶液吸收。
作为本发明基于秸秆的生物炭制备方法的一种改进，步骤S4中，在保温结束后，冷却、研磨、及过100～200目筛，获得秸秆生物炭。
一种基于秸秆的生物炭，生物炭由上述生物炭制备方法制备得到。
一种土壤汞稳定化药剂，土壤汞稳定化药剂包含如上所述的生物炭。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
在本发明中，在制备秸秆生物炭时，采用金属氯化物-单质硫共改性制备生物炭。利用了硫和含硫基团对汞的强亲和作用，含氯基团对汞的强亲和作用，并且氯化物增加了含氧官能团的数目，生物炭上的羧基等含氧官能团可以结合汞，从而提高土壤汞污染的去除效果。优选地，采用氯化锌来改性生物炭，一方面，氯化锌具有造孔剂的作用，可增加秸秆碳表面的孔隙率；另一方面，锌结合在生物炭表面，由于锌汞具有拮抗作用，当生物炭吸附了汞离子，表面的锌就会和汞进行拮抗，形成稳定的化合物；进一步提高土壤汞污染的去除效果。
汞在本发明制备得到的秸秆生物炭上的固定更持久，固定后的汞不易二次释放，也不易被微生物甲基化，即减小固定的汞产生二次污染和被微生物甲基化的机会。
本发明的秸秆生物炭制备方法，原料来源广泛，成本低，程序简单，工程量少，方便易操作，无二次污染。并且采用本发明方法制备得到的秸秆生物炭加入到土壤中，还能增加土壤肥力。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施例，对本发明作详细描述。
本发明提供一种基于秸秆的生物炭制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于100～110℃下烘干11～13h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、配制0.1～1mol/L的金属氯化物溶液，并依照秸秆颗粒与金属氯化物溶液中氯化物的质量比10:1～5，称取玉米秸秆颗粒和量取金属氯化物溶液；将玉米秸秆颗粒加入金属氯化物溶液中浸渍10～14h，然后置于烘箱中于100～110℃下烘干11～13h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、依照第一改性秸秆颗粒与单质硫的质量比20:1～5，将单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以8～10℃/min的升温速率升至300～600℃，保温1～2h，然后依次经冷却、研磨、过100～200目筛获得秸秆生物炭。
优选地，在步骤S4中，管式炉产生的尾气用氢氧化钙溶液吸收。
当然，上述采用玉米秸秆制备生物炭仅仅是优选，可以想见，采用其他农作物的秸秆制备生物炭，如小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆等，也可以实现类似的效果。
实施例1
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将6.8gZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将3.2g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至400℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试
根据汞污染土壤质量的3％称取实施例1中制备得到的秸秆生物炭，并将秸秆生物炭添加到汞污染土壤中，搅拌混合均匀，并喷适量去离子水，构成处理土壤。经后续实验检测得到，一天后处理土壤的浸出毒性为0.13mg/L，修复率达到94.2％；七天后处理土壤的浸出毒性为0.032mg/L，修复率达99.7％，此时已达到国家标准GB 5085.3-2007(土壤浸出液中汞浓度限值为0.1mg/L)；十五天后处理土壤的浸出毒性为0.014mg/L。表明实施例1中制备得到的秸秆生物炭对汞污染土壤的修复高效且稳定。
实施例2
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于100℃下烘干13h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将7.46g KCl与100ml的去离子水混合，配制氯化钾溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化钾溶液中浸渍10h，定期搅拌，然后置于烘箱中于100℃下烘干13h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将1.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至350℃，保温1h，然后依次经冷却、研磨、过100目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例2中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.047mg/L，修复率达98.31％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例3
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于110℃下烘干11h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将5.42g FeCl3与100ml的去离子水混合，配制氯化铁溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化铁溶液中浸渍14h，定期搅拌，然后置于烘箱中于110℃下烘干11h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将2.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以8℃/min的升温速率升至350℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例3中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.49μg/L，修复率达99.98％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例4
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将6.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将3.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以9℃/min的升温速率升至350℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例4中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.64μg/L，修复率达99.95％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例5
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将4.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将3.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至400℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例5中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.61μg/L，修复率达99.97％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例6
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将6.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将1.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至400℃，保温1.5h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例6中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.50μg/L，修复率达99.98％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例7
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将2.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将2.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至400℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例7中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.67mg/L，修复率达97.58％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例8
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将6.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将2.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至450℃，保温1h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例8中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.020mg/L，修复率达99.28％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例9
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将2.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将3.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至450℃，保温1.5h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例9中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.096mg/L，修复率达96.53％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
实施例10
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将4.0g ZnCl2与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得第一改性秸秆颗粒。
步骤S3、将第一改性秸秆颗粒装入塑料袋中，并将1.0g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒。
步骤S4、将第二改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至450℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对实施例10中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：七天后处理土壤的浸出毒性为0.038mg/L，修复率达98.63％，达到国家标准GB 5085.3-2007。
对比例1
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将6.8g ZnCl3与100ml的去离子水混合，配制氯化锌溶液；将20g玉米秸秆颗粒加入氯化锌溶液中浸渍12h，定期搅拌，然后置于烘箱中于105℃下烘干12h，获得改性秸秆颗粒。
步骤S3、将改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至400℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对对比例1中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：一天后处理土壤的浸出毒性为0.74mg/L，修复率为66.6％；七天后处理土壤的浸出毒性为1.93mg/L，修复率为83.7％；十五天后处理土壤的浸出毒性为0.74mg/L，均未达到国家标准GB 5085.3-2007(土壤浸出液中汞浓度限值为0.1mg/L)。表明对比例1中制备得到的秸秆生物炭对汞污染土壤的修复效果不佳。
对比例2
步骤S1、冲洗玉米秸秆后风干，然后将玉米秸秆剪碎成1～3cm的小段，将剪碎后的玉米秸秆置于烘箱中，于105℃下烘干12h，之后采用万能粉碎机粉碎玉米秸秆小段，过50目筛获得玉米秸秆颗粒。
步骤S2、将20g玉米秸秆颗粒装入塑料袋中，并将3.2g单质硫粉末加入塑料袋中，手动充分摇晃，使单质硫与玉米秸秆颗粒混合均匀，获得改性秸秆颗粒。
步骤S3、将改性秸秆颗粒置于管式炉内，以流速为0.5L/min的氮气作为保护气氛，以10℃/min的升温速率升至400℃，保温2h，然后依次经冷却、研磨、过200目筛获得秸秆生物炭。
采用实施例1中秸秆生物炭修复汞污染土壤性能测试的方法，对对比例2中制备得到的秸秆生物炭进行测试，结果为：一天后处理土壤的浸出毒性为0.27mg/L，修复率为80.2％；七天后处理土壤的浸出毒性为0.87mg/L，修复率为92.6％；十五天后处理土壤的浸出毒性为0.44mg/L，均未达到国家标准GB 5085.3-2007(土壤浸出液中汞浓度限值为0.1mg/L)。表明对比例2中制备得到的秸秆生物炭对汞污染土壤的修复效果不佳。
综上所述，本发明实施例1-10的秸秆生物炭修复汞污染土壤，七天后处理土壤的浸出毒性为0.49μg/L～0.096mg/L，修复率达96.53％～99.98％，而对比例1-2的生物炭修复汞污染土壤，七天后处理土壤的浸出毒性为0.87mg/L～1.93mg/L，修复率达83.7％～92.6％；可见，本发明的秸秆生物炭在修复汞污染土壤的效果上取得了显著技术效果。因此，本发明在制备秸秆生物炭时联合采用氯化金属盐和S单质共改性制备的生物炭，产生了预料不到技术效果。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与所述第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸秆；对所述第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生物炭。
2.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将秸秆剪碎，并依次对剪碎后的秸秆进行烘干和粉碎，获得秸秆颗粒；
步骤S2、将所述秸秆颗粒浸渍到金属氯化物溶液中，取出、烘干，获得第一改性秸秆颗粒；
步骤S3、将单质硫与所述第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒；
步骤S4、将所述第二改性秸秆颗粒在氮气/氩气气氛下升温至热解温度，并在热解温度下保温进行炭化处理，获得秸秆生物炭。
3.根据权利要求2所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，
秸秆为玉米秸秆；剪碎后的秸秆长度为1～3cm；烘干的温度为100～110℃，烘干的时间为11～13h。
4.根据权利要求2所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，
金属氯化物溶液为氯化钾溶液、氯化锌溶液或氯化铁溶液；
秸秆颗粒与金属氯化物溶液中氯化物的质量比为10:1～5；
烘干的温度为100～110℃。
5.根据权利要求4所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述金属氯化物溶液的浓度为0.1～1mol/L。
6.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，第一改性秸秆颗粒与单质硫的质量比为20:1～5。
7.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，
升温速率为8～10℃/min，热解温度为300～600℃，保温时间为1～2小时；
炭化处理在管式炉中进行，氮气的流速为0.5L/min，管式炉产生的尾气用氢氧化钙溶液吸收。
8.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，在保温结束后，冷却、研磨、及过100～200目筛，获得秸秆生物炭。
9.一种基于秸秆的生物炭，其特征在于，所述生物炭由权利要求1至8任一项所述的生物炭制备方法制备得到。
10.一种土壤汞稳定化药剂，其特征在于，所述土壤汞稳定化药剂包含如权利要求9所述的生物炭。
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