CN114715879A

CN114715879A - 处理油基岩屑的方法及其制备得到的生物炭

Info

Publication number: CN114715879A
Application number: CN202210464747.7A
Authority: CN
Inventors: 陈柯锦; 谭涵月; 李源; 曹会琳; 陈相乐; 李钰婷; 蒋娇娇; 王翔
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2042-04-29
Also published as: CN114715879B

Abstract

本发明涉及一种处理油基岩屑的方法及其制备得到的生物炭，属于环境保护领域。本发明提供的处理油基岩屑的方法，所述方法包含如下步骤：A、将油基岩屑热解渣和沼渣按比例混匀，得到共解渣；B、将共解渣置于密闭容器中，保持惰性气氛；C、升温至共解温度，并恒温维持，冷却后得到生物炭。本发明处理油基岩屑的方法简单、且能同时处理油基岩屑和沼渣两种废渣，在降低处理成本的同时，减少了废弃物的污染，实现了双重废弃物资源化处理。同时，本发明处理油基岩屑的方法，制备得到的生物炭性能优异。

Description

处理油基岩屑的方法及其制备得到的生物炭

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及处理油基岩屑的方法及其制备得到的生物炭。

背景技术

钻井岩屑产生于钻井过程中，是从井眼返回的人为加入的钻井泥浆及天然地层岩屑的混合物。据统计，重庆地区单井清水钻、水基钻井产生的水基岩屑量约为960m³，单井油基岩屑产生量约258m³。截止2021年，涪陵页岩气田已成功完成页岩气井钻探为421口，照此数据，目前已产生的水基岩屑与油基岩屑分别约为3×105m³和8×104m³。油基v岩屑因其含有石油烃类、重金属和有机物等污染物，已纳入危险废物进行管理(国家危险废物名录，HW08)，与水基岩屑相比，油基岩屑中所含油类、重金属和盐离子等污染物在雨水的冲刷作用下随其进入井场所在区域的地下水或江河湖泊等地表水中，将影响饮用水水源质量，危害水体中动植物的正常生长发育，重金属离子还可通过食物链危害人类健康。而且，来源于油基钻井液中的柴油则使会土壤润湿性降低，抑制农作物和植物发芽甚至造成种子死亡，长期接触柴油也会危害人体健康。

目前，废弃油基岩屑的无害化处理方法主要有：焚烧处理、热处理、化学破乳法、溶剂萃取法等。其中，焚烧法处理是通过燃烧的方法去除钻屑中的油气物，这种方法对大量的油气物没有回收利用，不仅造成资源的严重浪费，而且在燃烧过程中还会产生二噁英这种强致癌物质，污染大气环境，还会产生大量的温室气体二氧化碳。化学破乳法是以表面活性剂及其他助剂的溶液洗涤，再通过气浮或旋流工艺实施固液分离，该方法虽然处理油效果好，但是大量表面活性剂的添加，增加了后续处理成本。其他化学处理法通常需要使用有毒的或有害的化学药剂，化学药剂的添加会使废弃物数量增加，使问题复杂化，同时，化学法采用的化学药剂专一性强，不具备普遍适用性。溶剂萃取法所需条件简单，对设备要求不高，易于实现，油回收率高，溶剂可循环使用，但是萃取过程使用的溶剂挥发性大且能耗高，造成处理成本高。此外，溶剂萃取法的工艺流程较长，处理费用较高，能耗高，这对于要求设备在野外搭建方便、占地面积尽量小的要求不匹配。热处理方法工艺简单，理论上能够彻底脱出岩屑中的油类有机物污染物，其通过外部加热介质对油基钻屑进行加热到油水汽化温度，使得油水以蒸汽形式从油基钻屑中逸出，经冷凝得到的油品不需要再经过二次处理，杂质含量低，可作为燃料或是其他化工原料直接使用。

现有热解方法存在处理步骤繁琐、设备费用高昂等问题。目前，油基岩屑高达3000～5000元/m³的处理费用，也让页岩气开发企业增加了废物处理的经济负担。

因此，提供一种简单、无污染、且成本较低的油基岩屑的处理方法，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种简单、无污染的油基岩屑处理方法。本发明油基岩屑的处理方法，利用餐厨垃圾厌氧消化沼渣同油基岩屑热解渣共热解方法制备的生物炭。在降低处理成本的同时，减少废弃物的污染，实现双重废弃物资源化处理。

本发明的技术方案为：

处理油基岩屑的方法：加入沼渣。

即在处理油基岩屑的过程中，引入沼渣。

进一步的，本发明处理油基岩屑的方法，加入沼渣后共热解，得到生物炭。

作为优选方案，本发明处理油基岩屑的方法，在加入沼渣前将油基岩屑转化为油基岩屑热解渣，然后加入沼渣。

其中，所述转化为油基岩屑热解渣的方法为：将油基岩屑经400～600℃热解得到固体残渣；优选为经450℃热解后的固体残渣。

所述沼渣为经脱水处理的餐厨垃圾厌氧发酵固相残余物，即沼渣在共热解前还经过干燥处理。

进一步的，上述处理油基岩屑的方法中，所述沼渣的添加量为50～100％(w/w)，且沼渣的添加量不等于100％。进一步的，沼渣添加量优选为50～95％(w/w)、50～90％(w/w)、50～70％(w/w)、70～90％(w/w)。

进一步的，油基岩屑热解渣和沼渣重量相加为100％，且油基岩屑热解渣含量＞0％。因此，与之对应地,油基岩屑热解渣的占比为5％～50％(w/w)，优选为10％～50％(w/w)，进一步优选为10～30％(w/w)、30％～50％(w/w)。

本发明处理油基岩屑的方法，包含如下步骤：

(A)将油基岩屑热解渣和沼渣按比例混匀，得到共解渣；

(B)将共解渣置于密闭容器中，保持惰性气氛；

(C)升温至共解温度，并恒温维持，冷却后得到生物炭。

其中，上述步骤A中，沼渣的重量为50～100％(w/w)。进一步的，沼渣添加量优选为50～95％(w/w)、50～90％(w/w)、50～70％(w/w)、70～90％(w/w)；

所述步骤B中，所述惰性气氛可以是选自包含氮气和/或其他对所述油基岩屑热解渣和沼渣呈惰性的气体的气氛，如氦气、氖气中的一种或多种；

进一步的，所述步骤C中，共解温度为400～700℃，优选为450℃～700℃，进一步优选为500～700℃，最优选为600～700℃。

作为优选方案，所述步骤C中，恒温维持时间为60～120min，优选为60～90min，进一步优选为90～120min。

进一步的，本发明处理油基岩屑的方法，步骤如下：

(1)在瓷舟中称取沼渣，再按照上述添加比称取相应量热解渣，混匀后放入卧式管式炉的石英管中，塞好两端隔热塞；

(2)连接石英管两端法兰并检查气路后，打开氮气钢瓶旋钮，以0.4L/min的速度向石英管中通入N2，维持整个热解过程的惰性氛围；

(3)打开管式炉加热开关，设置好相应升温程序，以10℃/min的升温速率升至共解温度，并在共解温度停留维持。

(4)热解结束后继续保持惰性氛围，待自然冷却后得到混合生物炭样品，并过100目筛均质备用。

其中，沼渣的重量为50～100％(w/w)。进一步的，沼渣添加量优选为50～95％(w/w)、50～90％(w/w)、50～70％(w/w)、70～90％(w/w)。

所述步骤(3)中，共解温度为400～700℃，优选为450℃～700℃，进一步优选为500～700℃，最优选为600～700℃。

作为优选方案，所述步骤(3)中，恒温维持时间为60～120min，优选为60～90min，进一步优选为90～120min。

所述步骤(3)中，惰性气氛可以是选自包含氮气和/或其他对所述油基岩屑热解渣和沼渣呈惰性的气体的气氛，如氦气、氖气中的一种或多种。

上述通气速度和升温速度可根据管径、管内压力等具体情况决定，不受本发明上述数值影响。

本发明还公开了一种由上述方法制备得到的生物炭。

进一步的，本发明还提供了一种除镉组合物，其包含通过上述方法制备得到的生物炭。

一种吸附镉的方法，包括将所述含镉介质与本发明发明方法制备得到的生物炭接触，例如，所述含镉介质为含镉液体，如含镉污水。

本发明还公开了通过上述方法制备得到生物炭在除镉中的用途。

制备得到的生物炭样品，根据其对溶液中Cd(II)的初步吸附研究结果，以Cd(II)吸附量为筛选指标，选择吸附效果不同三种生物炭进一步探究吸附条件对吸附Cd(II)的影响。

吸附Cd(II)吸附条件的研究：

配制含镉溶液：准确称取硝酸镉(Cd(NO₃)₂·4H₂O)2.7492g于烧杯中，加入0.1molL～1的硝酸钠(NaNO₃)溶液溶解后移入1L容量瓶中，最后用硝酸钠溶液定容稀释至标线。此溶液中Cd(II)的质量浓度约为1000mg/L，实验中所需不同浓度的Cd(II)试液皆以该溶液为母液。

(1)溶液pH值对生物炭吸附Cd(II)的影响

为避免Cd(II)水解和沉淀，Cd(II)试液初始pH值设置在酸性范围内，用0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节Cd(II)试液的初始pH为2.5、3.5、4.5，5.5和6.5。准确称取0.1000g生物炭样品于150mL锥形瓶中，加入30mL浓度为100mg/L的Cd(II)试液，置于恒温振荡箱中以25℃、180rpm振荡12h。振荡结束后转移到50mL离心管内，放入离心机中以5000rpm离心10min后，用孔径为0.45μm的一次性过滤器过滤，收集上清液待测。

(2)吸附时间对生物炭吸附Cd(II)的影响

准确称取0.1000g生物炭样品于锥形瓶内，加入30mL浓度为100mg/L、pH值为5.5的Cd(II)试液，置于25℃的恒温振荡箱中以180rpm振荡，分别在设定时间取样离心过滤后待测。时间梯度为10min、25min、45min、75min、120min、240min、360min、480min、720min和1440min。

(3)Cd(II)初始浓度对生物炭吸附Cd(II)的影响

利用浓度为1000mg/L的Cd(II)母液稀释配制初始浓度为10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L和350mg/L的Cd(II)试液，调节pH为5.5。准确称取0.1000g生物炭样品于锥形瓶内，加入30mL不同浓度的Cd(II)试液，置于25℃的恒温振荡箱中以180rpm振荡12h。振荡结束后转移到50mL离心管内，放入离心机中以5000rpm离心10min后，用孔径为0.45μm的一次性过滤器过滤，收集上清液待测。

(4)对照吸附试验

称取0.1000g生物炭于锥形瓶中，加入30ml已调节pH为5.5的硝酸钠溶液，并按相应设定程序完成对照试验，以扣除生物炭本身释放的Cd(II)含量。加入相应浓度、已调节pH为5.5的Cd(II)试液于锥形瓶内，按相应设定程序完成空白对照试验，以扣除锥形瓶对Cd(II)的吸附量。

通过上述研究，选定的Cd(II)溶液pH值为5.5,吸附时间为12h，Cd(II)初始浓度为100mg/L。采用原子吸收分光光度计测定待测溶液中Cd(II)含量，吸附去除率和吸

附容量按以下公式进行计算：

其中，

R：生物炭对重金属离子的去除率，％；

C0：重金属溶液初始浓度，mg/L；

Ce：吸附后溶液中重金属剩余浓度，mg/L；

qe：吸附容量，mg/g；

V：重金属溶液体积，L；

m：生物炭的投加量，g。

上述公式计算得到的Cd(II)吸附容量用以表征生物炭的吸附能力，吸附量越大，说明吸附能力越强；吸附去除率用以表征生物炭对重金属离子的去除率，侧面反应生物炭的吸附性能。

同时，应用SEM、XRD、FTIR等微观结构表征方法定性分析混合生物炭对溶液中Cd(II)的吸附机理，定量分析了各吸附机理的相对贡献。

图1～4为不同条件下的SEM图，图3可发现沼渣表面密实，图4油基岩屑热解渣表面光滑。图1单独热解沼渣制备得到的生物炭表面整体更为蓬松，且随着热解温度的增加，生物炭表面逐渐出现明显的层状形貌特征。相比之下图2中表面较为光滑，可观察到细小的裂纹和微小孔隙的均匀分布，这说明本发明方法制备得到的生物炭具有更好的孔隙结构和粗糙程度。

生物炭吸附前后的XRD图谱如图5所示。在B400-90-50、B450-90-5和B600-90-10中(共热解生物炭样品按格式“B热解温度-恒温时间-油基岩屑热解渣重量占比”来进行命名，如B400-90-50表示：共热解温度为400℃、恒温时间为90min，油基岩屑热解渣占比50％(w/w))，可发现CaCO3、SiO2、BaSO4、CaSO4、MgCO3和MgSiO3等化合物的存在。本研究中，从吸附后的三种生物炭中，可以从XRD图中匹配到些许CdS、CdO和CdCO3的衍射峰。对比吸附前后吸附前后的XRD图，会发现变化并不明显，这可能是吸附到生物炭中的Cd虽形成了化合物沉淀，但形成的沉淀是无定形的，没能形成晶体，而XRD图显示的常常是晶体的衍射峰。

图6为三种生物炭吸附Cd(II)前后的红外光谱图，反映了吸附前后生物炭表面官能团的变化。从图中可见，三种生物炭在吸附前后红外光谱变化不大，B400-90-50仅在1090cm^-1处吸收峰发生了改变，B450-90-5在1478cm^-1、1030cm^-1、600cm^-1处有一定变化，B600-90-10主要在3750cm^-1～3410cm^-1和1030cm^-1处有变化。1090cm^-1处对应为硫酸根(SO₄ ^2-)的反对称伸缩振动峰，吸附Cd(II)后，该处吸收峰减弱，可能是由于Cd(II)与硫酸根结合生成沉淀导致。在B450-90-5和B600-90-10中，1030cm^-1处吸收峰在吸附后变宽、强度减弱，可能是发生了Cd(II)与炭中C-O基团结合。3750cm^-1～3410cm^-1主要是O-H伸缩振动峰，发生变化的原因可能是Cd(II)与炭表面有机官能团发生络合。而600cm-1主要是芳烃中的C-H弯曲振动峰，发生变化可能是由于Cd(II)与炭表面的芳烃发生π电子配位作用。因此，-OH、-CO、-CH等官能团可能通过离子交换、表面络合和阳离子-π相互作用参与生物炭与Cd(II)的结合。

图7生物炭吸附Cd(II)前后FTIR谱图，展示了吸附前后表面形貌变化。吸附前，B400-90-50、B450-90-5和B600-90-10表面较为光滑，可观察到细小的裂纹和微小孔隙的均匀分布。当完成吸附后，在三种生物炭表面可以观察到小颗粒化合物的附着，填充孔结构，使生物炭表面变得更加粗糙。这些小颗粒可能是来自于Cd与生物炭中的矿物质结合形成新的沉淀化合物。

进一步的，我们还测定本发明方法制备得到的生物炭pH，所述生物炭的pH为9.36～11.44。

本发明方法制备得到的生物炭，油基岩屑中所富集重金属(如Ba、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn和Hg等)在共解过程中，随着温度的升高，重金属在生物炭中富集，实现了原料中的重金属的回收。

热解温度和油基岩屑的热解残渣添加量影响着生物炭中灰分含量，各恒温时间下，生物炭灰分含量与热解温度呈显著正相关，详见图8，相关系数均在0.9以上。

共热解炭挥发分含量及挥发分与热解温度的相关性分析见图9。生物炭的挥发分与原料组成和热解温度有关，各恒温时间下生物炭中挥发分含量随着热解温度升高而不断降低，生物炭中挥发分与热解温度呈显著负相关；各恒温时间下生物炭中挥发分整体上随着热解残渣添加比的增加而逐渐降低。

本发明方法利用油基岩屑和沼渣制备得到生物炭，其生物炭产率最高可达76％。

同时，油基岩屑热解渣和沼渣共解产生了协同增效作用，使得制备得到的生物炭具有更高的吸附量。如当热解温度为600℃，恒温时间为60min，热解渣和沼渣重量都为50％时，制备得到的生物炭样品，其对Cd(II)的吸附量较相应温度下沼渣生物炭吸附量提升了52.70％；当热解温度为700℃，恒温时间为120min，热解渣和沼渣含量都为50％时，制备得到的生物炭样品，其对Cd(II)的吸附量较相应温度下沼渣生物炭吸附量提升了4.2倍。

另外，通过本发明方法制备得到的生物炭其他性能均优于沼渣炭(即单独利用沼渣热解得到的炭)，如本发明得到的生物炭比表面积更大、孔隙结构丰富等。

需要注意的是，本发明的方法对沼渣和油基岩屑没有特别的限制，例如来源、组分等均无特别要求。为了验证不同来源的沼渣和热解渣均能适用本发明技术方案，我们采用了不同来源的沼渣和热解渣，其各组分及组分含量差异较大，并不完全相同。因此，制备得到的生物炭，对Cd(II)吸附量等存在一定的差异，但无论何种来源和组分，均能适用于本发明方法对油基岩屑起到处理作用，得到相较于沼渣炭性能更优异的生物炭。

本发明有益效果：

(1)本发明方法步骤简单，可以实现其资源化利用,可同时处理油基岩屑热解渣和沼渣，实现了多类废弃物的“以废治废、变废为宝”的资源化处理。

(2)本发明技术方案热解所得生物炭，具有高度稳定性、比表面积大、孔隙结构丰富和吸附能力强等特点，在重金属污染修复上有着很好的应用前景。

(3)本发明制备得到的生物炭具有优异的Cd(II)吸附容量及吸附去除率。

附图说明：

图1为共解温度450℃，共解时间60min，100％沼渣制备得到沼渣炭的SEM。

图2为共解温度450℃，共解时间90min，热解渣添加量5％(w/w)的SEM。

图3沼渣原料的SEM。

图4油基岩屑热解渣的SEM。

图5生物炭吸附Cd(II)前后的SEM图。

图6生物炭吸附Cd(II)前后的红外光谱图。

图7生物炭吸附Cd(II)前后FTIR谱图。

图8生物炭灰分含量，灰分含量与热解温度的相关性分析图。

图9共热解炭挥发分含量及挥发分与热解温度的相关性分析。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。

实施例1沼渣的制备

本研究中沼渣从某餐厨垃圾处理厂获得，采自餐厨垃圾厌氧发酵后经脱水的固体残渣，脱水后沼渣含水率约为58％。沼渣样品取回后，在室温下自然风干7天，风干后将沼渣粉碎过60目筛，达到均质，随后将均质的沼渣于烘箱中65℃烘干至恒重，装于密封塑料袋保存在干燥器内待用。沼渣的基本性质和元素组成见表1和2。

表1沼渣的基本性质

表2沼渣中主要无机元素组成(％)

实施例2油基岩屑热解渣的制备

油基岩屑热解渣为某页岩气开产区含油岩屑经450℃热解后的固体残渣，基本理化性质和无机矿物组成分别见表3和表4。取回后过200目筛，待用。

表3热解残渣基本理化性质

表4热解残渣无机矿物组成(％)

实施例3生物炭的制备

1.在瓷舟中称取9.5g沼渣，添加0.5g热解渣，混匀后放入石英管中，塞好两端隔热塞；所述热解渣为油基岩屑经450℃热解后的固体残渣，过200目筛。沼渣为经脱水处理的餐厨垃圾厌氧发酵固相残余物；

2.连接石英管两端法兰并检查气路后，打开氮气钢瓶旋钮，以0.4L/min的速度向管式炉石英管中通入N2，维持整个热解过程的惰性氛围；

3.打开管式炉加热开关，设置好相应升温程序，以10℃/min的升温速率升至400℃，并在相应温度停留120min。热解结束后继续保持惰性氛围，待自然冷却后得到混合生物炭样品，并过100目筛均质备用。

以上重复3次平行实验，并根据下述方法测定并计算其Cd(II)吸附容量为和吸附去除率。

(1)准确称取硝酸镉(Cd(NO₃)₂·4H₂O)2.7492g于烧杯中，加入0.1mol L-1的硝酸钠(NaNO₃)溶液溶解后移入1L容量瓶中，最后用硝酸钠溶液定容稀释至标线。此溶液中Cd(II)的质量浓度约为1000mg/L，以下步骤中，Cd(II)试液皆以本溶液为母液。

(2)用0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节Cd(II)试液的初始pH为5.5。准确称取0.1000g生物炭样品于150mL锥形瓶中，加入30mL浓度为100mg/L的Cd(II)试液，置于恒温振荡箱中以25℃、180rpm振荡12h。振荡结束后转移到50mL离心管内，放入离心机中以5000rpm离心10min后，用孔径为0.45μm的一次性过滤器过滤，收集上清液待测。

(3)对照吸附试验

采用原子吸收分光光度计测定待测溶液中Cd(II)含量，吸附去除率和吸附容量按以下公式进行计算：

其中，

R：生物炭对重金属离子的去除率，％；

C0：重金属溶液初始浓度，mg/L；

Ce：吸附后溶液中重金属剩余浓度，mg/L；

qe：吸附容量，mg/g；

V：重金属溶液体积，L；

m：生物炭的投加量，g。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为25.51mg/g和吸附去除率为57.12％，生物炭pH为9.84。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭(沼渣重量为100％,10g；不含热解渣)，其Cd(II)吸附容量为22.64mg/g和吸附去除率为50.15％。

实施例4生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为1g，沼渣重量为9g,共热解时间为60min,共解温度为450℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为34.18mg/g和吸附去除率为68.26％，生物炭pH为9.43。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为32.62mg/g和吸附去除率为64.31％。

实施例5生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为0.5g，沼渣重量为9.5g,共热解时间为90min,共解温度为450℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为38.57mg/g和吸附去除率为72.62％，生物炭pH为9.67。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为32.73mg/g和吸附去除率为61.70％。

实施例6生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为1g，沼渣重量为9g,共热解时间为120min,共解温度为450℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为29.57mg/g和吸附去除率为60.58％，生物炭pH为9.85。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为25.82mg/g和吸附去除率为52.71％。

实施例7生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为0.5g，沼渣重量为9.5g,共热解时间为60min,共解温度为500℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为31.73mg/g和吸附去除率为57.88％，生物炭pH为10.07。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为25.58mg/g和吸附去除率为44.04％。

实施例8生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为1g，沼渣重量为9g,共热解时间为90min,共解温度为500℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为26.41mg/g和吸附去除率为45.87％，生物炭pH为10.04。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为22.20mg/g和吸附去除率为36.57％。

实施例9生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为5g，沼渣重量为5g,共热解时间为120min,共解温度为500℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为22.16mg/g和吸附去除率为36.71％，生物炭pH为10.79。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为21.77mg/g和吸附去除率为35.64％。

实施例10生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为3g，沼渣重量为7g,共热解时间为60min,共解温度为600℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为20.47mg/g和吸附去除率为45.85％，生物炭pH为11.22。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为19.95mg/g和吸附去除率为43.37％。

实施例11生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为5g，沼渣重量为5g,共热解时间为90min,共解温度为600℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为31.85mg/g和吸附去除率为61.76％，生物炭pH为11.2。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为14.96mg/g和吸附去除率为33.64％。

实施例12生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为5g，沼渣重量为5g,共热解时间为120min,共解温度为600℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为42.52mg/g和吸附去除率为84.20％，生物炭pH为11.28。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为14.24mg/g和吸附去除率为24.38％。

实施例13生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为5g，沼渣重量为5g,共热解时间为60min,共解温度为700℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为32.01mg/g和吸附去除率为63.89％，生物炭pH为11.11。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为22.34mg/g和吸附去除率为43.78％。

实施例14生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为3g，沼渣重量为7g,共热解时间为90min,共解温度为700℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为34.09mg/g和吸附去除率为67.43％，生物炭pH为11.2。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为13.44mg/g和吸附去除率为25.70％。

实施例15生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为3g，沼渣重量为7g,共热解时间为120min,共解温度为700℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为47.19mg/g和吸附去除率为94.31％，生物炭pH为11.31。

对比例：同等条件下的100％沼渣生物炭，其Cd(II)吸附容量为9.36mg/g和吸附去除率为24.28％。

实施例16生物炭的制备

根据实施例3的制备方法、测试方法和计算方法进行实验。

其中热解渣重量为5g，沼渣重量为5g,共热解时间为120min,共解温度为700℃。

本实施例制备得到的生物炭，三个平行样取平均值后，Cd(II)吸附容量为48.85mg/g和吸附去除率为97.33％，生物炭pH为11.44。

本发明的方法对沼渣和油基岩屑没有特别的限制，例如来源、组分等均无特别要求。为了验证不同来源的沼渣和热解渣均能适用本发明技术方案，我们采用了不同来源的沼渣和热解渣，其各组分及组分含量差异较大，并不完全相同。因此，制备得到的生物炭，对Cd(II)吸附量等参数存在一定差异，但无论何种来源和组分，均能适用于本发明方法对油基岩屑起到处理作用，得到相较于沼渣炭性能更优异的生物炭。

Claims

1.处理油基岩屑的方法，其特征在于：加入沼渣。

2.根据权利要求1所述的处理油基岩屑的方法，其特征在于：加入沼渣后共热解，得到生物炭。

3.根据权利要求1或2所述的处理油基岩屑的方法，其特征在于：加入沼渣前将油基岩屑转化为油基岩屑热解渣，然后加入沼渣；

进一步，所述将油基岩屑转化为油基岩屑热解渣的方法为：将油基岩屑经400～600℃热解得到固体残渣。

4.根据权利要求1～3任一项所述的处理油基岩屑的方法，其特征在于：所述沼渣的添加量为：50～100％(w/w)，且沼渣不等于100％(w/w)；优选所述沼渣添加量为50～95％(w/w)、50～90％(w/w)、50～70％(w/w)、70～90％(w/w)。

5.据权利要求3或4所述的处理油基岩屑的方法，其特征在于，包含如下步骤：

A、将油基岩屑热解渣和沼渣按比例混匀，得到共解渣；

B、将共解渣置于密闭容器中，保持惰性气氛；

C、升温至共解温度，并恒温维持，冷却后得到生物炭。

6.根据权利要求5所述的处理油基岩屑的方法，其特征在于：

所述步骤C中，共解温度为400～700℃；恒温维持时间为60～120min。

7.一种生物炭，其特征在于，所述生物炭采用权利要求2～6中任一项所述方法制备得到的生物炭。

8.一种除镉组合物，包含权利要求7所述的生物炭。

9.一种吸附镉的方法，包括将所述含镉介质与权利要求2～6中任一项所述方法制备得到的生物炭接触。

10.权利要求2～6中任一项所述方法制备得到生物炭在除镉中的用途。