[發(fā)明專利]一種粘土礦物質(zhì)改性生物炭的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710036752.7
• 申請(qǐng)日: 2017-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN106732375A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江盧華;劉云國;曾光明;劉少博;尹志紅;李美芳
• 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;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/34
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• 代理人: 暫無信息

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，具體涉及一種去除水體中有機(jī)污染物17β-雌二醇的凹凸棒石改性生物炭的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

環(huán)境雌激素(Environmental Estrogens)是指具有雌激素活性或拮抗雄激素效應(yīng)，能夠模擬或干擾天然雌激素生理和生化作用的一類化合物。這類化合物進(jìn)入機(jī)體后，干擾體內(nèi)正常分泌物質(zhì)的合成、釋放、運(yùn)轉(zhuǎn)、代謝、結(jié)合等過程，激活或抑制內(nèi)分泌系統(tǒng)功能，從而破壞其維持機(jī)體穩(wěn)定性和調(diào)控的作用。作為目前最受關(guān)注的雌激素之一，17β-雌二醇已在地表水、地下水以及土壤中中被廣泛檢測(cè)到。17β-雌二醇在極低的濃度下就能對(duì)人體和動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)產(chǎn)生損害。通過各種途徑匯集到土壤和水體中的17β-雌二醇能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。因此，探索一種經(jīng)濟(jì)高效的用于處理含17β-雌二醇廢水的技術(shù)非常必要。目前，17β-雌二醇廢水有吸附、氧化、光催化、膜分離和生物降解等處理技術(shù)。其中，吸附法能夠有效改變17β-雌二醇在水體中的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，而且經(jīng)濟(jì)易行，廣泛使用，被認(rèn)為是一種比較合適的處理方法。然而，研究出高效廉價(jià)的吸附材料，是應(yīng)用吸附技術(shù)處理水污染的一個(gè)關(guān)鍵性科學(xué)技術(shù)問題。

農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)材料，比如秸稈，稻殼，花生殼，甘蔗渣，木屑等，被視為燒制生物炭的廉價(jià)原材料。然而，制備出來的生物炭的吸附能力有限，限制了其在實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用。通過適當(dāng)?shù)姆椒▽纪拱羰?fù)載在生物炭的表面，制備出來的凹凸棒石改性生物炭材料，有大量的吸附位點(diǎn)，可提高生物炭對(duì)17β-雌二醇污染物的去除能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：研究出一種對(duì)17β-雌二醇污染物吸附性能好的廉價(jià)凹凸棒石改性生物炭材料。

本發(fā)明提出的一種凹凸棒石改性生物炭材料的制備方法，是將凹凸棒石負(fù)載在生物炭表面，以提高生物炭的吸附能力，然后將制得的凹凸棒石改性生物炭材料應(yīng)用于去除水體中的17β-雌二醇污染物。具體步驟如下：

稱取20g的無水氯化鋅固體溶于水中，然后將蒙脫石粉末和生物質(zhì)以1:2的質(zhì)量比加入氯化鋅溶液中，攬拌或超聲分散后浸潰24h。其中生物質(zhì)和氯化鋅的質(zhì)量比為1:2。將樣品置于70℃的烘箱內(nèi)24h。將烘干的樣品置于水平管式爐中，熱解過程中保持氣氛爐的石英管密封，同時(shí)向管內(nèi)以300mL/min的流速通入N₂，以此來保持整個(gè)熱解過程的厭氧條件，同 時(shí)以10℃/min加溫速度升至600℃，保溫1.5h。冷卻至室溫后，以1mol/L的鹽酸溶液洗滌多次，以除去殘留有機(jī)物及其他雜質(zhì)，再將產(chǎn)物以熱蒸餾水洗滌多次至pH為7為止。最后將產(chǎn)物在70℃烘干，取出即得到凹凸棒石改性生物炭材料。

上述制備方法中，生物質(zhì)的原材料選用農(nóng)林廢棄物秸稈，稻殼，花生殼，甘蔗渣，木屑等，生物質(zhì)原材料經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，并過0.3mm篩。

上述制備方法中，氯化鋅是一種化學(xué)活化劑。

上述制備方法中，制備的順序是先加入氯化鋅將凹凸棒石和生物質(zhì)活化。

上述制備方法中，所述生物質(zhì)和氯化鋅的質(zhì)量比為1:2。

上述制備方法中，所述凹凸棒石粉末和生物質(zhì)的質(zhì)量比為1:2。

上述制備方法中，管式爐的最高溫度為600℃，并在此溫度條件下持續(xù)熱解1.5h。

利用本發(fā)明方法制備得到的凹凸棒石改性生物炭材料去除水體中的有機(jī)污染物17β-雌二醇。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.生物質(zhì)收集到的原材料為稻殼，花生殼，甘蔗渣，木屑等農(nóng)林廢棄物，這些原料來源廣泛，價(jià)格低廉。

2.本發(fā)明的凹凸棒石改性生物炭材料的制備方法簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)周期短，不需要高端復(fù)雜設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

3.產(chǎn)品無毒，對(duì)環(huán)境友好。

4.本發(fā)明的凹凸棒石改性生物炭材料對(duì)17β-雌二醇污染物的去除效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的凹凸棒石改性生物炭的掃描電鏡示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的凹凸棒石改性生物炭對(duì)水體中17β-雌二醇的吸附量。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的不同時(shí)間對(duì)水體中17β-雌二醇的吸附量的影響。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

一種本發(fā)明所述的凹凸棒石改性生物炭材料的具體制備方法如下：