1 武汉环境科学学会团体标准 T/WSES 0001 -2023 土壤重金属钝化剂富硅生物炭制备 技术规程 Technic al regulation for the preparation of silicon -rich biochar for soil heavy metal passivator 2023 -10-26发布 2023 -11-1实施 武汉环境科学学会 发布 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 1 前言 本标准依据 GB/T 1.1 -2020《标准化工作导则 第一部分：标准化文件的结构和起 草规则》给出的规则编写。 本标准由华中农业大学 、中国科学院地球化学研究所 和武汉环境科学学会 提出。 本标准由华中农业大学 、中国科学院地球化学研究所 和武汉环境科学学会 起草。 本标准主要起草人：邱国红、刘立虎、刘承帅、葛文展、李安玉 、石零。 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 2 土壤重金属钝化剂富硅生物炭制备技术规程 1 范围 本标准规定了富硅生物炭土壤重金属钝化剂制备的术语和定义、技术要求、 设备工艺、副产物处置和利用、环境要求、检测方法、包装、运输和贮存等技术 内容。 本标准适用于以富硅生物质如水稻秸秆、稻壳、小麦秸秆等废弃物为主要原 料，用于修复重金属污染土壤的富硅生物炭钝化剂制备过程。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注 日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的 修改单）适用于本文件。 GB 3095 环境空气质量标准 GB/T 12801 生产过程安全卫生要求总则 GB 13271 锅炉大气污染物排放标准 GB 15577 粉尘防爆安全规程 GB/T 23349 肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 17664 木炭和木炭试验方法 GB 18877 有机无机复混肥料 GB 8569 固体化学肥料包装 NY/T 3036 -2016 肥料和土壤调理剂 水分含量、粒度、细度的测定 NY/T 797 -2004 硅肥 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 3 3.1 富硅生物质 silicon -rich biomass 小麦和水稻等作物在生长过程中需要吸收大量硅元素， 这些植物硅富集的部 分如水稻秸秆、小麦秸秆、稻壳等可称为富 硅生物质，其中硅含量占生物质总质 量比例不低于 3%。 3.2 热解碳化 pyrolysis carbonization 生物质在无氧或缺氧条件下经高温处理发生热分解，形成固态、液态和气态 物质的过程。 3.3 富硅生物炭 silicon -rich biochar 在无氧或缺氧条件下将富硅生物质在加热条件下（温度为 300-700 ℃），通 过热解碳 化方式获得的一种碳硅含量高、孔隙丰富、理化性质稳定的炭质材料。 3.4 土壤重金属钝化剂 soil heavy metal passivator 本标准规定的土壤重金属钝化剂，是一种加入重金属污染土壤中后，通过提 高土壤 pH、吸附固定 和氧化还原等 方式降低土壤重金属活性 的物料。 4 设备要求 富硅生物炭的制备可选择固定床、移动床等连续热解碳化设备。富硅生物炭 的粉碎可选用粉碎机进行。 富硅生物炭进一步制成土壤重金属钝化剂可选带搅拌 的反应窑或反应釜。设备运行及管理应符合 GB 15577 要求，操作人员应按照设 备安全操作规程进行操作。 5 技术工艺 5.1 工艺流程 富硅生物质 在密闭热解设备 中通过热解碳化制备为富硅生物炭， 随后粉碎的 富硅生物炭经碱液浸渍得到富硅生物炭土壤重金属钝化剂，主要技术流程如下： 原料选择 →热解碳化 →生物炭卸出 →生物炭粉碎 →生物炭硅活化 →钝化剂 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 4 干燥 →钝化剂卸出 5.2 原料要求 制备富硅生物炭土壤重金属钝化剂的原料主要包括水稻秸秆、稻壳、小麦秸 秆等。原料的自然含水率应不高于 30%。如原料含水量较高，可进行自然或人为 干燥处理。 如原料表面杂质过多，需先进行清洗； 同时，原料中硅含量占生物质 总质量比例不低于 3%。 5.3 热解碳化 原料热解碳化应该在通风条件良好和防雨场地进行。热解温度为 300-700 ℃， 升温速率为 5-10 ℃/min，温度上升至设定温度后，维持 30-120 min。热解碳化过 程安全卫生应符合 GB/T 12801 要求。 5.4 生物炭卸出 生物炭制备完成后，冷却至室温方可进行粉碎。 5.5 生物炭粉碎 生物炭冷却至室温后进行粉碎处理，粉碎处理应在通风良好的场地进行，粉 碎设备应配备除尘设施， 避免空气污染。 粉碎后生物炭的颗粒尺寸应控制在 0.25- 2.0 mm。 5.6 生物炭硅活化 生物炭中的硅活化采取碱液浸渍进行， 目的是将生物炭中二氧化硅活化为硅 酸盐进而提高其土壤重金属钝化性能。 浸渍反应过程中， 碱液 （ NaOH、KOH等） 浓度为 0.1-4.0 mol/L ，具体浓度需根据生物炭中硅含量选取，生物炭与碱液质量 比为 1：2-1：10，浸渍时间为 2-12 h，具体时间根据生物炭的特性选取，如生物 炭原料、颗粒尺寸及硅含量等。 5.7 钝化剂干燥 及卸出 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 5 硅活化结束后， 过滤得到固体 放置于烘箱干燥，温度为 40-80 ℃。干燥后的 钝化剂需冷却到室温，方可 卸出使用。剩余的碱液可重复利用 。 6 副产物处置和利用 热解碳化制备生物炭过程中产生的液态副产物和气态副产物应加以收集进 行处理。副产物优先考虑进行燃烧，产生的热量回用于原料的热解碳化环节，或 将副产物送往燃烧发电厂进行发电或供热。 副产物燃烧产生的气体污染物含量应 符合 GB 13271 规定。 7 环境要求 富硅生物质制备富硅生物炭土壤重金属钝化剂的生产场所、 流程及副产物的 处理处置等环境需符合 《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》 的相关规定。 8 富硅生物炭土壤重金属钝化剂的技术要求 8.1 外观 富硅生物炭土壤重金属钝化剂产品应为灰黑色固体物质。 8.1 技术指标 富硅生物炭土壤重金属钝化剂技术指标应符合表 1要求。 表1 富硅生物炭重金属钝化剂的理化指标 重金属类型 指标 含水率， % ≤ 15 酸碱度 7.6–11 粒度（ mm） ≤ 2 密度（kg/m3） 0.3–80 比表面积（ m2/g） 2.4–434.6 孔容（ m3/g） 0.0068 –0.4824 孔径范围 （nm） 4.4–11.4 重金属吸附容量 （mmol /kg） 18.0–170.0 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 6 有效硅，以硅计（ mg/kg） ≥ 15000 砷（ mg/kg） ≤ 50 镉（ mg/kg） ≤ 10 铅（ mg/kg） ≤ 200 铬（ mg/kg） ≤ 500 汞（mg/kg） ≤ 5 9 试验方法 本标准试验方法中所用试剂和水在没有特殊注明时， 均为分析纯试剂和符合 GB/T 6882 规定的三级规格用水。 9.1 灰分 按GB/T 17664 的规定进行。 9.2 水分含量 按GB/T 17664 的规定进行。 9.3 酸碱度 按GB 18877 的规定进行，其中炭：水 1：20 9.4 粒度 按NY/T 3036 -2016的规定进行。 9.5 有效硅 按NY/T 797 -2004的规定进行。 9.6 砷、镉、铅、铬、汞 按GB/T 23349 的规定进行。 10 包装、运输和贮存 全国团体标准信息平台 T/WSES 0001 -2023 7 10.1 包装 按GB 8569 固体化学肥料包装进行。本产品采用塑料袋包装，并注明生产 厂家、生产地址、生产日期和重量等有关事项。产品包装规格包括 50.0 kg、40.0 kg、25.0 kg和10.0 kg，每种规格袋净含量允许范围分别为（ 50.0± 0.5 0）kg、 （40.0± 0. 40）kg、（25.0± 0. 25）kg和（ 10.0± 0. 10）kg。每批次产品平均每袋净含 量不低于 50.0 kg、40.0 kg、25.0 kg和10.0 kg。 10.2 运输 本产品在运输过程中，应防晒、防潮及防雨。 10.3 贮存 本产品应贮存在干燥、 阴凉处。 不得与有毒、 有害及有异味的物品混合存放。 在符合规定的贮存条件下，保质期为 5年。 全国团体标准信息平台