[發(fā)明專利]一種Mg/Al水滑石修飾的生物炭復(fù)合材料及其制備方法與用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610014943.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN105597678B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚小飛;劉云國(guó);顧巖嶺;曾光明;劉少博;胡新將;王慧;周璐;李婷婷;江盧華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種Mg/Al水滑石修飾的生物炭復(fù)合材料及其制備方法與用途，該復(fù)合材料以生物炭為基體，基體表面負(fù)載焙燒的Mg/Al水滑石。制備的具體步驟為：制備的順序是先將生物質(zhì)粉末浸入到Mg/Al水溶液中，再制備Mg/Al水滑石和生物質(zhì)的復(fù)合物，最后通過管式氣氛爐在N₂氛圍下將Mg/Al水滑石和生物質(zhì)的復(fù)合物熱解得到所述產(chǎn)品。本發(fā)明的Mg/Al水滑石修飾的生物炭復(fù)合材料的制備過程中，生物質(zhì)的熱解和水滑石的焙燒在同一個(gè)熱處理過程中進(jìn)行，縮減了制備費(fèi)用和時(shí)間。焙燒的Mg/Al水滑石接觸到水以后其結(jié)構(gòu)可以部分恢復(fù)到具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的水滑石。該產(chǎn)品對(duì)廢水中的染料具有良好的吸附效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境功能材料和水處理新技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Mg/Al水滑石修飾的生物炭復(fù)合材料及其制備方法與用途。

背景技術(shù)

工業(yè)染料廢水向水體的排放對(duì)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的危害巨大。隨著紡織、印刷、塑料、皮革和食品生產(chǎn)等行業(yè)的迅速發(fā)展，大量的染料污染物排放到水體中，這些污染物數(shù)量龐大、降解速率慢、并對(duì)人類和動(dòng)物具有毒性作用。因此探索一種經(jīng)濟(jì)高效的用于工業(yè)廢水排放前的脫色處理的技術(shù)非常必要。一般的染料廢水處理方法有吸附、催化降解、生物降解和膜過濾等。其中，吸附是一種操作簡(jiǎn)單，成本低，且處理污染物較為高效的技術(shù)，在實(shí)際的污染廢水治理中已有應(yīng)用。生物炭作為吸附法中一種新興的吸附材料，具有原材料豐富、價(jià)格低廉和固碳等優(yōu)點(diǎn)，但生物炭對(duì)染料的吸附效率有限。因此，研究開發(fā)新型的以生物炭為基質(zhì)、低價(jià)和高效的復(fù)合材料，已經(jīng)成為生物炭用于水處理的發(fā)展和應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵性科學(xué)技術(shù)問題。

生物炭是生物質(zhì)在無氧或缺氧的條件下熱解產(chǎn)生的含碳量較高的固體材料，其原材料主要來自于農(nóng)業(yè)廢棄物、固體廢物、污泥等。同時(shí)，生物炭具有比較好的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能團(tuán)。因此，生物炭具有去除廢水中污染物的潛力。然而，生物炭的性質(zhì)受其原材料和熱解條件的影響很大，未經(jīng)改性或者功能化修飾的生物炭具有有限的吸附位點(diǎn)，限制了其在實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用。水滑石類化合物(LDHs)是一類具有層狀結(jié)構(gòu)的新型無機(jī)功能材料，它對(duì)廢水中的重金屬和有機(jī)物都具有較好的去除能力。通過適當(dāng)?shù)姆椒▽g/Al水滑石組裝在生物炭的表面，水滑石修飾生物炭制成復(fù)合材料，能夠豐富其表面吸附位點(diǎn)，提高生物炭對(duì)染料污染物的去除能力。同時(shí)，焙燒水滑石具有記憶效應(yīng)，Mg/Al水滑石溫度在500℃內(nèi)的焙燒產(chǎn)物接觸到水以后其結(jié)構(gòu)可以部分恢復(fù)到具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的水滑石，在恢復(fù)的過程中增加其對(duì)染料的吸附固定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，開發(fā)一種低價(jià)、高效的可用于吸附處理染料污染物的Mg/Al水滑石修飾的生物炭復(fù)合材料。

本發(fā)明提出的一種Mg/Al水滑石修飾的生物炭復(fù)合材料的制備方法，是將Mg/Al水滑石對(duì)生物炭進(jìn)行功能化處理，這樣制備的吸附劑可通過Mg/Al水滑石組裝在生物炭表面，增加生物炭表面的吸附位點(diǎn)數(shù)量，具體步驟如下：

(1)將生物質(zhì)原材料用去離子水清洗，然后在80℃下烘干24小時(shí)，將烘干后的生物質(zhì)粉碎，并過2mm篩得到生物質(zhì)粉末；

(2)將2.4g的AlCl₃·6H₂O和6.1g的MgCl₂·6H₂O加入到400mL的超純水中，再將步驟(1)得到的生物質(zhì)粉末加入到該溶液中，混合懸液以130轉(zhuǎn)/分鐘的速度在恒溫水浴振蕩箱中(26℃)振蕩24小時(shí)得到懸液A，再另取16.0g的NaOH和13.25g的Na₂CO₃加入到500mL的超純水中得到溶液B；