CN112138632A - 水浮炭及其分离土壤重金属的方法 - Google Patents
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Abstract
一种水浮炭及其分离土壤重金属的方法，通过水浮炭的制备、分离土壤重金属的步骤进行的。本发明有益的效果是：能将重金属从被污染的土壤中分离出来，达到彻底根治土壤重金属污染的目的；这是一个物理治理过程，治理的周期短、成本低、耗能少、效果好，操作简单，无任何危害和副作用；可以大量有效利用农业废弃物，如竹木边角料、秸秆、果壳等等，减少环境污染，减少二氧化碳排放，增加农民收入。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种水浮炭及其分离土壤重金属的方法。
背景技术
目前，人类面临的三大污染：空气污染、水质污染和食品污染。食品污染主要来自于土壤中污染物的迁移，其次是种养殖、食品加工储运过程中造成的污染。其中，土壤污染已经严重威胁到粮食安全生产、食品健康供应和经济可持续发展。所以，进行土壤治理和生态修复，清除土壤中的污染物，尤为重要。
土壤污染包括无机物污染、有机物污染和生物污染，如重金属污染、农药残留、有害有机物污染。它们有的来自于自然界，有的来自于人类的生产和生活。在植物生长过程中，它们会或多或少迁移到食品中，对人类造成危害。
根据国家强制标准《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)，农用地土壤污染风险筛选基本项目包括：铅、汞、镉、铬、砷、铜、镍、锌，选测项目包括：六六六、滴滴涕和苯并芘；农用地土壤污染风险管控项目包括：铅汞镉铬砷。当农用地土壤污染超过管控值时，就不再适合种植食品。此时，就要对该土壤实施污染治理修复，使之达到土壤污染管控的要求。
近年来兴起在土壤中加入多孔材料(生物质炭、沸石等)进行吸附，这不失是个好方法，但多孔材料留在土壤中，吸附物容易脱附，重新污染土壤；同时，多孔材料存在孔道堵塞、吸附饱和问题；另外，植物对污染物的吸收与多孔材料对污染物的吸附之间，还存在一定的竞争，所以，这种治理方法还不能有效解决问题。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术存在的问题，提供一种水浮炭及其分离土壤重金属的方法。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案，即水浮炭及其分离土壤重金属的方法，包括如下步骤：
第一步，水浮炭的制备：
A、原料选取:裁切成1cm～3cm颗粒状的生物质材料作为制备水浮炭的原料；
B、碳化：将选取的生物质颗粒先晒干或者烘干，直至含水量低于50％，然后将选取的生物质颗粒置于机械窑或土窑中隔氧烧制，烧制温度为450℃～700℃，烧制时从常温加温到450℃～700℃，然后浇水让机械窑或土窑冷却到常温，获得外层已碳化、而内芯未碳化的比重轻于水的水浮生物质炭颗粒；
第二步，分离土壤重金属：
S1、下料:将获得的水浮炭颗粒均匀地撒在土壤表面，用翻耕机将其混入土壤中，充分翻耕均匀；
S2、吸附:下料后保持土壤潮湿，每隔3天～15检测土壤重金属浓度，直至土壤重金属浓度达到治理目标为止；
S3、回收:首先灌水，一直灌到水位高出土壤表层5cm～20cm，再用微耕搅拌机不断翻腾搅拌土壤，使土壤由块状变成泥浆或者泥水，让土壤中的水浮炭借助水的浮力浮到水面，然后进行排水，让水浮炭随着水流一同排出水田，在排水口用隔珊、纱网或者布袋加以回收，重复此过程，直至水浮炭回收完毕；
S4、利用:回收的水浮炭，晒干后用作燃料炭，然后烧剩后的灰分进行重金属提炼，进行利用。
进一步的，上述的水浮炭及其分离土壤重金属的方法，第一步中生物质材料选择比重轻于水的竹木边角料、柴木、秸秆、果壳等中的任意一种或其任意组合。
本发明“水浮炭及其分离土壤重金属的方法”所制备的水浮炭，能长久浮在水面上，由生物质经特殊工艺碳化而成。特点是蓬松、密度低、比重轻、空隙发达，对重金属、有机物有良好的吸附性。目前市面上的多孔炭，尤其是活性炭，都会沉于水，而通过本发明所制备的水浮炭，密度比水低，能够浮在水面上，治理土壤重金属污染时，将水浮炭制备成水浮炭颗粒，颗粒越细，在土壤中就分布越广，与土壤的接触面越大，吸附效果越好，用翻耕等办法深埋并均匀混合到被污染的土壤，特别是水田中，使其在潮湿环境下充分吸收土壤中的重金属离子，然后，通过灌水、翻耕、排水的步骤，灌水就是让水位高出土壤，翻耕就是让吸附了重金属的水浮炭浮到水面上，排水就是让水浮炭随水排出，使之脱离母土，从而达到根治土壤重金属污染的目的。
本发明有益的效果是：水浮炭及其分离土壤重金属的方法，具备如下优点：
一、能将重金属从被污染的土壤中分离出来，达到根治土壤重金属污染的目的；
二、这是一个物理治理过程，治理的周期短、成本低、耗能少、效果好，操作简单，无任何危害和副作用；
三、可以大量有效利用农业废弃物，如竹木边角料、柴木、秸秆、果壳等等，减少环境污染，减少二氧化碳排放，增加农民收入。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
实施例一：
这种水浮炭及其分离土壤重金属的方法，包括如下步骤：
第一步，水浮炭的制备：
A、原料选取:将柴木裁切成2cm颗粒状，作为制备水浮炭的原料；
B、碳化：将选取的生物质颗粒先晒干或者烘干，直至含水量降至30％，然后将选取的生物质颗粒置于机械窑或土窑中隔氧烧制，烧制温度为650℃，烧制时从常温加温到650℃，然后浇水让机械窑或土窑冷却到常温，获得外层已碳化、而内芯未碳化的比重轻于水的水浮生物质炭颗粒；
第二步，分离土壤重金属：
S1、下料:将获得的水浮炭颗粒均匀地撒在土壤表面，用翻耕机将其混入土壤中，充分翻耕均匀；
S2、吸附:下料后保持土壤潮湿，每10天检测土壤重金属浓度，直至土壤重金属浓度达到治理目标为止；
S3、回收:首先灌水，一直灌到水位高出土壤表层7cm，再用微耕搅拌机不断翻腾搅拌土壤，使土壤由块状变成泥浆或者泥水，让土壤中的水浮炭借助水的浮力浮到水面，然后进行排水，让水浮炭随着水流一同排出水田，在排水口用隔珊、纱网或者布袋加以回收，重复此过程，直至水浮炭回收完毕；
S4、利用:回收的水浮炭，晒干后用作燃料炭，然后烧剩后的灰分进行重金属提炼，进行利用。
实施例二：
这种水浮炭及其分离土壤重金属的方法，包括如下步骤：
第一步，水浮炭的制备：
A、原料选取:将木材边角料裁切和分筛出1cm颗粒状，作为制备水浮炭的原料；
B、碳化：将选取的生物质颗粒先晒干或者烘干，直至含水量降至20％，然后将选取的生物质颗粒置于机械窑或土窑中隔氧烧制，烧制温度为550℃，烧制时从常温快速加温到550℃，然后浇水让机械窑或土窑极速冷却到常温，获得外层已碳化、而内芯未碳化的比重轻于水的水浮生物质炭颗粒；
第二步，分离土壤重金属：
S1、下料:将获得的水浮炭颗粒均匀地撒在土壤表面，用翻耕机等将其混入土壤中，充分翻耕均匀；
S2、吸附:下料后保持土壤潮湿，每隔5天检测土壤重金属浓度，直至土壤重金属浓度达到治理目标为止；
S3、回收:首先灌水，一直灌到水位高出土壤表层10cm，再用微耕搅拌机不断翻腾搅拌土壤，使土壤由块状变成泥浆或者泥水，让土壤中的水浮炭借助水的浮力浮到水面，然后进行排水，让水浮炭随着水流一同排出水田，在排水口用隔珊、纱网或者布袋加以回收，重复此过程，直至水浮炭回收完毕；
S4、利用:回收的水浮炭，晒干后用作燃料炭，然后烧剩后的灰分进行重金属提炼，进行利用。
实施例三：
这种水浮炭及其分离土壤重金属的方法，包括如下步骤：
第一步，水浮炭的制备：
A、原料选取:将秸秆裁切成3cm颗粒状，作为制备水浮炭的原料；
B、碳化：将选取的生物质颗粒先晒干或者烘干，直至含水量低于50％，然后将选取的生物质颗粒置于机械窑或土窑中隔氧烧制，烧制温度为450℃，烧制时从常温加温到450℃，然后浇水让机械窑或土窑冷却到常温，获得外层已碳化、而内芯未碳化的比重轻于水的水浮生物质炭颗粒；
第二步，分离土壤重金属：
S1、下料:将获得的水浮炭颗粒均匀地撒在土壤表面，用翻耕机将其混入土壤中，充分翻耕均匀；
S2、吸附:下料后保持土壤潮湿，每隔3天检测土壤重金属浓度，直至土壤重金属浓度达到治理目标为止；
S3、回收:首先灌水，一直灌到水位高出土壤表层15cm，再用微耕搅拌机不断翻腾搅拌土壤，使土壤由块状变成泥浆或者泥水，让土壤中的水浮炭借助水的浮力浮到水面，然后进行排水，让水浮炭随着水流一同排出水田，在排水口用隔珊、纱网或者布袋加以回收，重复此过程，直至水浮炭回收完毕；
S4、利用:回收的水浮炭，晒干后用作燃料炭，然后烧剩后的灰分进行重金属提炼，进行利用。
选取本发明实施例一、实施例二、实施例三经各种材质制备的水浮炭治理的土壤，其重金属铅的含量与原土壤重金属铅的含量进行对比，对比结果如下：
单位:mg/kg
从上表可知，本发明实施例的水浮炭及其分离土壤重金属的方法，治理后的土壤，重金属含量显著降低，治理效果非常好。
本发明实施例突出的特点是：
一、能将重金属从被污染的土壤中分离出来，达到根治土壤重金属污染的目的；
二、这是一个物理治理过程，治理的周期短、成本低、耗能少、效果好，操作简单，无任何危害和副作用；
三、可以大量有效利用农业废弃物，如竹木边角料、柴木、秸秆等，减少环境污染，减少二氧化碳排放，增加农民收入。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样的调整和变通。
Claims (2)
1.一种水浮炭及其分离土壤重金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)水浮炭的制备：
A、原料选取:裁切成1cm～3cm颗粒状的生物质材料作为制备水浮炭的原料；
B、碳化：将选取的生物质颗粒先晒干或者烘干，直至含水量低于50％，然后将选取的生物质颗粒置于机械窑或土窑中隔氧烧制，烧制温度为450℃～700℃，烧制时从常温加温到450℃～700℃，然后浇水让机械窑或土窑冷却到常温，获得外层已碳化、而内芯未碳化的比重轻于水的水浮生物质炭颗粒；
(2)分离土壤重金属：
S1、下料:将获得的水浮炭颗粒均匀地撒在土壤表面，用翻耕机将其混入土壤中，充分翻耕均匀；
S2、吸附:下料后保持土壤潮湿，每隔3天～15天检测土壤重金属浓度，直至土壤重金属浓度达到治理目标为止；
S3、回收:首先灌水，一直灌到水位高出土壤表层5cm～20cm，再用微耕搅拌机不断翻腾搅拌土壤，使土壤由块状变成泥浆或者泥水，让土壤中的水浮炭借助水的浮力浮到水面，然后进行排水，让水浮炭随着水流一同排出水田，在排水口用隔珊、纱网或者布袋加以回收，重复此过程，直至水浮炭回收完毕；
S4、利用:回收的水浮炭，晒干后用作燃料炭，然后烧剩后的灰分进行重金属提炼，进行利用。
2.根据权利要求1所述的水浮炭及其分离土壤重金属的方法，其特征在于：所述步骤(1)中生物质材料选择比重轻于水的竹木边角料、柴木、秸秆、果壳等中的任意一种或其任意组合。
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