[01473277]铬污染土壤生物腐植酸绿色修复技术

铬的毒性主要来自六价铬,其被列为是对人体危害最大的八种化学物质之一,是国际公认的三种致癌金属物之一,同时也是美国EPA 公认的129 种重点污染物之一。我国有近70个主要铬渣污染场地,加上大量电镀和皮革等企业,造成严重土壤铬污染,威胁或危害着地下水及饮用水源。另外,城市固体废物（污泥、粉煤灰、垃圾）和磷肥中含有铬,由于对这些具有一定肥力的固体废弃物实施农业再利用,使得土壤中的铬含量高于背景值,也成为铬污染的来源之一。因此,研发绿色、高效、经济的污染土壤绿色修复技术是改善我国环境质量的迫切要求,也是国内外环保科技的研究难点和热点。 在国家863计划课题、国家自然基金、教育部新世界优秀人才支持计划等项目的支持下,历经近十年的理论研究与实践,产学研相结合,开发了铬污染土壤生物腐植酸绿色修复技术,从理论上和实践上实现了铬污染土壤的的绿色高效永久可持续性修复,达到了土壤脱毒的同时恢复绿色种植的效果。中科院土壤首席修复专家刘建明等组成的专家委员会鉴定认为：“该技术思路新颖,原创性强,在铬污染土壤高效修复方面取得了显著的突破,处于同类研究国际领先水平。” 1、首次通过元素组成、结构、官能团及性质分析确定了生物质热解液体与矿源腐植酸组成和物化性质相同,富含羧基、酚基、酮基、酚羟基等活性官能团,分子量分段清晰,是优质的高活性生物液体腐植酸,拓宽了腐植酸的来源和生物质热解液体的用途。 2.通过工艺设备一体化开发了生物质自混合下行循环流化床毫秒热解技术,解决了超短接触热质传递与反应调控、液体带灰、半焦载体异重返料、钾离子导致床料结焦死床等难题,建成了国际首套20万吨/年生物质热解液化装置,实现了生物质的大规模绿色高效炼制,达到了不同生物质快速热解液体收率,松木68%、杨木62%、玉米秆39%、棉花秆55%,油中含灰小于0.2%,含水小于1%;气体热值约3800大卡,半焦热值约5400大卡。 3. 首次提出了生物腐植酸还原、络合固定、包裹阻断和土壤团粒化恢复种植功能四位一体的协同修复铬污染土壤的机理,为铬污染土壤实现绿色修复提供了理论依据。首次将生物腐植酸作为铬污染土壤的绿色修复剂完成了修复示范,修复后土壤中六价铬由修复前159-2860mg∕kg,降至0.5-44.1mg∕kg,将铬污染土壤中99.92%以上的六价铬还原为三价铬。修复后土壤进行加速老化试验,250小时系列加速试验六价铬含量均未检出,相当于缓慢老化50年未见反弹,实际环境中放置四个多月的处理样品也未见反弹。修复后直接进行植物栽种试验,土壤养分丰富,作物长势良好。 该项目授权发明专利5项,实用新型专利10项,申请发明专利5项。发表论文17篇。本技术的开发将为消除铬污染土壤造成的生态环境、食品安全和人体健康等问题的解决提供技术支持;同时开拓了生物油的利用途径,消除了生物质快速热解液化多联产技术的产业化瓶颈,对于实现我国农林废弃物的高效清洁利用,避免秸秆焚烧产生的雾霾天气和环境污染提供了技术支撑;本项目的实施对于解决我国的环境保护、能源安全、三农问题以及绿色生态修复均有着重要意义。