本發(fā)明涉及利用植物修復(fù)土壤重金屬污染后所產(chǎn)含有重金屬的秸稈的資源化有效處理，并回收利用重金屬得到含高鉀的液體肥料的方法。

背景技術(shù)：

長期以來，頻繁的人類活動對土壤造成了嚴(yán)重的重金屬污染，尤其是農(nóng)田土壤重金屬的污染。重金屬污染物不能被化學(xué)或生物降解、易通過食物鏈途徑在植物，動物和人體內(nèi)積累、毒性大，對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。對土壤重金屬污染的治理，目前常用的方法有淋濾法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物還原法、絡(luò)合物浸提法等化學(xué)方法。但是這些方法不僅投資昂貴，而且大多數(shù)只能暫時緩解重金屬的危害，還可能造成二次污染，不能從根本上解決重金屬的污染問題；植物修復(fù)相對化學(xué)、物理等其他修復(fù)方法屬于環(huán)境友好型、安全、低成本的重金屬污染治理措施，已經(jīng)在礦區(qū)重金屬污染和場地污染治理中得到了應(yīng)用。但有研究表明，植物修復(fù)也存在一些局限性，如修復(fù)速度慢、能用于修復(fù)的植物大多沒有經(jīng)濟價值等。煙草、花生、油葵等屬于易于吸收和富集重金屬的植物，同時也含有高濃度的鉀等營養(yǎng)元素，但是在煙草成熟收獲后會留下大量的秸稈等生物質(zhì)，并且煙草秸稈中重金屬的含量還比較高，如果得不到好的處理，又會導(dǎo)致二次污染，所以目前土壤重金屬污染治理過程中所獲得的大量生物秸稈等干物質(zhì)得不到有效處理或資源化是當(dāng)下植物修復(fù)技術(shù)的瓶頸。

植物常見的處理方法主要有焚燒法、高溫分解法、灰化法、液相萃取法等來提取金屬。上述處置技術(shù)的最大特點是將修復(fù)后的植物作為垃圾或危險廢棄物加以處置，而不是將這些植物加以綜合利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種植物修復(fù)土壤重金屬污染后所產(chǎn)秸稈的資源化利用方法。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明一種植物修復(fù)土壤重金屬污染后所產(chǎn)秸稈的資源化利用方法，包括如下步驟：

1)將成熟期的植物修復(fù)土壤重金屬污染后的秸稈收獲后清洗干凈，烘干；

2)稱取干燥好的秸稈用粉碎機粉碎并置于通入高純度氮氣的管式爐中進(jìn)行低溫?zé)疲瑴囟仍O(shè)置為300-350℃，時間設(shè)置為2小時，吸收液為0.1mol/L的硝酸，得到生物炭及金屬、其它元素灰分。之所以低溫?zé)?，低熔點的鎘揮發(fā)少，同時獲得較高的生物碳收率；

3)步驟2)完成后，將燒制的生物炭置于干凈水中，用硝酸調(diào)制其pH值為1－3，攪拌3h，萃取出重金屬，再用干凈水沖洗過濾或離心脫水方式洗掉生物炭中的殘留酸；

4)將步驟3)中萃取后的溶液集中收集，并用氫氧化鉀或碳酸鉀溶液調(diào)制pH值到9－11，使重金屬生成沉淀，分離過濾回收重金屬后，得到含高鉀的液體肥料。所述成熟期的植物修復(fù)土壤重金屬污染后的秸稈為高含鉀的煙草秸稈、油葵秸稈、芝麻秸稈或花生秸稈。

本發(fā)明將成熟期的植物修復(fù)土壤重金屬污染后所產(chǎn)的秸稈在管式爐中低溫下燒制為生物炭，再將生物炭中的重金屬通過低濃度的硝酸萃取出來，最后調(diào)制pH值至9－11將萃取液中的重金屬生成沉淀回收，將秸稈變廢為寶的同時，去除生物炭中的重金屬，并將重金屬回收，剩下的萃取液中營養(yǎng)元素的含量很高，可作為堿性液體鉀肥進(jìn)行利用。

本發(fā)明為植物修復(fù)土壤重金屬污染所產(chǎn)秸稈的后續(xù)處理提供了新的解決方法和途徑，使植物修復(fù)技術(shù)能得到高效持續(xù)性發(fā)展，也為植物資源化提供了新的途徑。

具體實施方式

實施例1：

1)將成熟期的植物修復(fù)土壤重金屬污染后的煙草秸稈收獲后清洗干凈，放烘箱在60度烘干；

2)稱取干燥好的煙草秸稈用粉碎機粉碎并稱取10g置于干凈的石英舟中，然后置于通入高純度氮氣的管式爐中進(jìn)行燒制，溫度設(shè)置為300-350℃，時間設(shè)置為2小時，吸收液為0.1mol/L的硝酸，得到生物炭；

3)步驟2)完成后，將燒制的生物炭進(jìn)行稱重，測其產(chǎn)率，然后稱取10g燒制的生物炭再放入干凈的燒杯，加入300ml的干凈水，用硝酸調(diào)制其pH值為1，攪拌3h，萃取出重金屬，再用干凈水沖洗過濾或離心脫水方式洗掉生物炭中的殘留酸；

4)將步驟3)中萃取后的溶液集中收集，并用氫氧化鉀或碳酸鉀溶液調(diào)制pH值到9-11，使重金屬生成沉淀，分離過濾回收重金屬后，得到含高鉀的液體肥料。

下面通過實驗證明本發(fā)明實施例中所得在制備生物炭的過程中重金屬及營養(yǎng)元素的變化，以及在分離重金屬過程中，重金屬含量降低，K元素增加。

實驗一：取10g干燥的煙草秸稈放入管式爐通入氮氣進(jìn)行燒制，燒制時間為2h，等溫度冷卻后取出進(jìn)行消解上機檢測，其測試結(jié)果如表一所示。

表一：煙草秸稈在300，350℃燒制下其重金屬和營養(yǎng)元素的變化

通過實驗得出煙草秸稈中的重金屬在400℃時開始明顯揮發(fā)，到600℃鎘已經(jīng)揮發(fā)完全，隨著溫度的增加炭基干產(chǎn)率下降；而且重金屬含量也發(fā)生變化，都有一定量的下降，300℃時鎘揮發(fā)量少，同時生物炭的產(chǎn)率也比較高，其他營養(yǎng)元素的變化不是很大，所以后面的提取實驗選取300℃下燒制生物炭。

實驗二:將在300℃燒制好的生物炭稱取10g放入燒杯，加入300ml的干凈水，放置于磁力攪拌機上攪拌20分鐘，充分?jǐn)嚢杈鶆?，用硝酸調(diào)制pH到1，攪拌3h后過濾，將濾液集中收集到燒杯中，攪拌，用氫氧化鉀或碳酸鉀溶液調(diào)pH到9，10，11三個點，攪拌充分，每到一個點取溶液5ml過濾以備上機檢測；其檢測結(jié)果如表二所示。

表二：350℃的生物炭在不同pH下的重金屬及營養(yǎng)元素的變化(單位：ug；“/”為未檢出)

從表二可知，pH調(diào)制到堿性時，溶液中的元素的總量下降，其中重金屬元素Pb、Zn、Cu、Cd在pH為9時已檢測不出，說明堿性條件下，重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，而鉀的總量增加是因為在調(diào)制pH時加入氫氧化鉀或碳酸鉀溶液。