负责人:高瑞霞

所在学院：化学学院

一、项目简介

土壤是生态环境的重要组成部分，由于工业化及城市化的极速发展，重金属被大量使用并排放到环境中，由此引发严重的土壤重金属污染。2014年，环境保护部会同国土资源部公布了《土壤污染状况调查公报》调查结果显示，全国土壤污染状况总体不容乐观，全国18.26亿亩耕地面积有12%以上已受到重金属污染，总的点位超标率是16.1%。

目前常见的重金属污染土壤修复技术，如固定化/稳定化技术、淋洗技术、吸附技术、生物技术等在处理土壤重金属污染时，存在处理效率低、处理时间长、资源消耗大等问题，且不能彻底去除土壤中的重金属离子。

本技术提供一种磁性生物炭吸附剂，通过静电吸引、表面络合等高效表面吸附作用去除土壤中的重金属离子。同时，将电磁型磁性生物炭吸附剂的回收装置与农耕设备联用，利用材料快速吸附、快速分离、可重复使用的优点，实现大面积污染土壤中重金属离子的高效去除与再利用（产生高附加值盐）。该项目符合国家重大需求，能有效解决国家土壤修复问题中的难点和痛点，具有划时代意义。

二、产品性能优势

对重金属的高吸附性和彻底捕获分离是需要突破的关键限制技术。生物炭的多孔结构使其比表面积增加，为吸附重金属提供了额外有效位点。同时通过表面化学修饰、物理改性以及与微生物结合的方法对生物炭进行改性，使生物炭能够更好地被利用。普通的生物炭材料处理重金属污染时，存在效率低、难分离等问题，通过在超顺磁性纳米粒子表面负载生物炭，得到新型磁性生物炭吸附剂，用于土壤中金属离子的吸附和去除技术具有显著优势。尤其是利用玉米杆、秸秆等农业废弃物制备生物炭，并将超顺磁性纳米粒子负载于生物炭，得到新型磁性生物炭吸附剂，实现了农业废物再利用。

本项目关键技术优势为采用廉价易得的起始原料，利用可靠的化学转化，以高效、低成本的方式合成新型磁性生物炭吸附剂。优化制备条件，表征物化特性，优化吸附条件并放大生产。将电磁型磁性生物炭吸附剂的回收装置与农耕设备联用。在实际应用中，根据土壤的厚度、污染程度、磁性生物炭的用量等客观因素，通过人为控制电流大小和方向调控磁场输出，实现“因地制宜”，实现大面积污染土壤中重金属离子的高效去除与再利用。

三、市场前景及应用

中国是一个农业大国，土地是农业和农民的生命线。土地是人类社会赖以生存的空间载体，是人类经济社会可持续发展的重要资源。在我国城镇化和工业化加速发展的进程中，由于土壤污染致使耕地资源不断受到威胁，国家对土地资源特别是耕地资源保护越来越严厉。土壤修复是一项政策性很强的造福人民工程，也是国家财政回馈农村的一项重大举措。据统计，2016年我国土壤修复行业订单总额为62.9亿元，2017年激增至240亿元，大幅增长281.56%。行业研究报告显示，我国土壤修复产业将呈指数级增长，到2023年我国土壤修复产业规模将超过15000亿元。本项目采用廉价易得的起始原料，利用可靠的化学转化，以高效、低成本的方式合成新型磁性生物炭吸附剂，利用磁分离技术高效回收再利用磁性生物炭并可用于生产高附加值盐类产物。所制备磁性生物炭吸附剂原材料廉价易得、机械性能好、使用寿命长，技术成熟，易于放大生产。土壤修复市场潜力巨大，该项目符合国家重大需求，能有效解决国家土壤修复问题中的难点，在土壤修复领域具有非常广泛的应用前景。

四、技术成熟度

□概念验证 √原理样机 □工程样机 □中试 □产业化

五、合作方式

□联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） √面议

附图