摘 要：本發(fā)明公開了一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，包括如下步驟：步驟一、將含鎘苧麻廢料通過熱解炭化制成生物炭，所得生物炭加入蒸餾水和無機(jī)酸調(diào)整pH值至2.5～3進(jìn)行酸浸，再加入七水硫酸亞鐵和雙氧水進(jìn)行氧化，得到脫鎘生物炭；步驟二、將步驟一所得的脫鎘生物炭添加至種植苧麻的鎘污染土壤，用于促進(jìn)苧麻富集鎘，實(shí)現(xiàn)含鎘苧麻廢料的資源化利用。本發(fā)明通過對含鎘苧麻廢料的無害化處理與資源化利用，既解決含鎘苧麻廢料的去向問題，又提高了苧麻修復(fù)鎘污染土壤的效率，達(dá)到植物方法提取土壤中鎘的目的，對苧麻修復(fù)鎘污染土壤的推廣和利用具有十分重要的意義。
技術(shù)要點(diǎn)
1.一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一
將含鎘苧麻廢料通過熱解炭化制成生物炭，所得生物炭加入蒸餾水和無機(jī)酸調(diào)整pH值至2.5～3進(jìn)行酸浸，再加入七水硫酸亞鐵和雙氧水進(jìn)行氧化，得到脫鎘生物炭；
步驟二
將步驟一所得的脫鎘生物炭添加至種植苧麻的鎘污染土壤，用于促進(jìn)苧麻富集鎘，實(shí)現(xiàn)含鎘苧麻廢料的資源化利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：步驟一中，所述含鎘苧麻廢料干燥粉碎后進(jìn)行熱解炭化，熱解炭化的溫度為350～550℃，時(shí)間為30～40min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：熱解炭化的溫度為450℃，時(shí)間為30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：步驟一中，所述生物炭和蒸餾水的體積比為1：1～3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：所述生物炭和蒸餾水的體積比為1：1。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：步驟一中，所述無機(jī)酸為鹽酸、硫酸或硝酸，調(diào)整pH值至2.5～3酸浸12h。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：步驟一中，所述生物炭、七水硫酸亞鐵和雙氧水的質(zhì)量比為1：0.1～0.5：0.1～0.5，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：所述生物炭、七水硫酸亞鐵和雙氧水的質(zhì)量比為1：0.2：0.3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：步驟二中，脫鎘生物炭的添加量為鎘污染土壤重量的1～5％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，其特征在于：脫鎘生物炭的添加量為鎘污染土壤重量的2％。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及植物修復(fù)重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法。
背景技術(shù)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土壤重金屬污染問題日益凸顯特別是在我國南方地區(qū)。由于我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，人均占地面積少，要實(shí)現(xiàn)休耕很難推廣。采用物理方式修復(fù)成本高，而化學(xué)修復(fù)方式會(huì)破壞土壤的結(jié)果和養(yǎng)分。植物修復(fù)方式因其成本低廉、環(huán)境友好而成為一種具有優(yōu)勢的修復(fù)方法。但是，僅在污染土壤種植富集植物而忽略經(jīng)濟(jì)價(jià)值是不現(xiàn)實(shí)的。苧麻是我國傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)作物，一年能夠收割3～4次，所得纖維具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且在種植過程中能夠富集鎘，用于修復(fù)鎘污染土壤較為理想。但是苧麻富集程度還達(dá)不到超富集植物的標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)周期長，效率不高。此外，種植作物后的含重金屬廢料的無害化處理亟需解決。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決含鎘苧麻廢料的處理以及苧麻修復(fù)鎘污染土壤修復(fù)周期長、效率不高的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，通過對含鎘苧麻廢料的無害化處理與資源化利用，既解決含鎘廢料的去向問題，又提高了苧麻修復(fù)鎘污染土壤的效率，實(shí)現(xiàn)了植物方法提取土壤中鎘的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種含鎘苧麻廢料的資源化利用方法，包括如下步驟：
步驟一
將含鎘苧麻廢料通過熱解炭化制成生物炭，所得生物炭加入蒸餾水和無機(jī)酸調(diào)整pH值至2.5～3進(jìn)行酸浸，再加入七水硫酸亞鐵和雙氧水進(jìn)行氧化，得到脫鎘生物炭；
步驟二
將步驟1所得的脫鎘生物炭添加至種植苧麻的鎘污染土壤，用于促進(jìn)苧麻富集鎘，實(shí)現(xiàn)含鎘苧麻廢料的資源化利用。
優(yōu)選的，步驟一中，所述含鎘苧麻廢料干燥粉碎后進(jìn)行熱解炭化，熱解炭化的溫度為350～550℃，時(shí)間為30～40min；進(jìn)一步優(yōu)選的溫度為450℃，時(shí)間為30min。
優(yōu)選的，步驟一中，所述生物炭和蒸餾水的體積比為1：1～3；進(jìn)一步優(yōu)選的體積比為1：1。
優(yōu)選的，步驟一中，所述無機(jī)酸為鹽酸、硫酸或硝酸，調(diào)整pH值至2.5～3酸浸12h。
優(yōu)選的，步驟一中，所述生物炭、七水硫酸亞鐵和雙氧水的質(zhì)量比為1：0.1～0.5：0.1～0.5，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％；進(jìn)一步優(yōu)選的質(zhì)量比為1：0.2：0.3。
優(yōu)選的，步驟二中，脫鎘生物炭的添加量為鎘污染土壤重量的1～5％；進(jìn)一步優(yōu)選為2％。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于：
本發(fā)明首先通過熱解炭化的方式將含鎘苧麻廢料制成生物炭，然后再通過酸化和強(qiáng)氧化的方式對生物炭進(jìn)行鎘脫除，實(shí)現(xiàn)無害化處理，最后利用所得的脫鎘生物炭添加至種植苧麻的鎘污染土壤，既解決含鎘廢料的去向問題，又提高了苧麻修復(fù)鎘污染土壤的效率，實(shí)現(xiàn)了植物方法提取土壤中鎘的目的，對于含鎘苧麻廢料的處理以及鎘污染土壤修復(fù)具有重要的意義。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更加完整，清晰的描述。本發(fā)明的實(shí)施并不局限于下面的實(shí)施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
步驟一
將含鎘苧麻廢料于450℃熱解炭化30min制成生物炭，按照生物炭和蒸餾水的體積比為1：1往所得生物炭中加入蒸餾水，并加入稀硫酸調(diào)整pH值至2.5～3進(jìn)行酸浸12h，再按照生物炭、七水硫酸亞鐵和30％雙氧水的質(zhì)量比為1：0.2：0.3加入七水硫酸亞鐵和30％雙氧水進(jìn)行氧化，得到脫鎘生物炭；
步驟二
按照鎘污染土壤重量的2％，將步驟1所得的脫鎘生物炭添加至種植苧麻的鎘污染土壤中，用于促進(jìn)苧麻富集鎘，實(shí)現(xiàn)含鎘苧麻廢料的資源化利用。
含鎘苧麻廢料的鎘脫除：
脫鎘生物炭進(jìn)行鎘檢測和風(fēng)險(xiǎn)評估。鎘檢測的步驟：取0.5g脫鎘生物炭，檢測鎘含量；另取0.5g脫鎘生物炭放入50ml的離心管中，加入20ml冰醋酸(0.11mol/L)，在25℃，180rpm速率的振蕩機(jī)上振蕩16小時(shí)，在4000rpm的速率下離心，取上清液后過0.45μm，檢測酸溶態(tài)的鎘含量檢測；風(fēng)險(xiǎn)評估方法：按照重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估(RAC)的方法進(jìn)行評估(RAC＝生物炭中酸溶態(tài)鎘的量/生物炭中鎘總量×100％)，小于等于1％為無風(fēng)險(xiǎn)，1％≤RAC≤10％為低風(fēng)險(xiǎn)，11％≤RAC≤30％為中風(fēng)險(xiǎn)，31％≤RAC≤50％為高風(fēng)險(xiǎn)，大于50％為極高風(fēng)險(xiǎn)。
鎘污染土壤：
取直徑為30cm，高40cm的塑料花盆，每盆加入單質(zhì)質(zhì)量當(dāng)量為0.5g的氯化鎘，加入1L二次蒸餾水進(jìn)行溶解，溶解完成后，加入10公斤土壤，攪拌，使土壤與溶液混合均勻，鎘的理論濃度為50mg/kg，陳化6個(gè)月，期間保持濕度為60％。陳化完成后，倒出盆中土壤，用塑料錘進(jìn)行破碎，過1cm的鐵篩網(wǎng)。將所有的土壤混合均勻。
苧麻種植：
設(shè)置空白對照組和試驗(yàn)組?？瞻讓φ战M為無脫鎘生物炭添加組，在直徑為30cm，高40cm的塑料花盆中加入15公斤鎘污染土壤；試驗(yàn)組為14.7公斤土壤和0.3公斤脫鎘生物炭的混合土。苧麻(中苧二號)進(jìn)行扦插，一個(gè)月后選取株高為15cm左右的麻苗進(jìn)行移栽。種植期間采用二次蒸餾水根據(jù)土壤干燥情況進(jìn)行灌溉；
取樣檢測：苧麻完成一個(gè)生理周期后進(jìn)行取樣，收集苧麻的麻葉和去除麻皮后的莖，干燥后按照GB5009.15 2014對苧麻進(jìn)行鎘含量檢測，制備生物炭后的鎘含量檢測以及計(jì)算脫鎘后的RAC值。
結(jié)果如表1～2所示：
表1三種含鎘苧麻廢料的無害化處理
表1可知，隨機(jī)選取吸收鎘后的苧麻廢料制備生物炭，再經(jīng)過脫鎘處理，其重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)RAC值均小于1％。
表2脫鎘生物炭添加至土壤中的苧麻修復(fù)效果
*平均每株廢料生物量：選取5株苧麻收割地上部位后，剝?nèi)ダw維，剩下的莖、葉烘干后重量與株數(shù)的比值，其中所含的鎘量能夠反應(yīng)苧麻提取鎘的效率。
表2可知，生物炭脫鎘處理后，在黏土和砂土中均提高了廢料中鎘的總量，加快了鎘提取效率。
摘自國家發(fā)明專利，發(fā)明人：粟一峰，陳東明，瞿朝霞，姚元枝，張居作，徐君飛，梁娟，朱嘉磊，向前勝，黃行健，周志智，劉圣林，申請?zhí)枺?/font>202210654043.6，申請日：2022.06.10
