[發明專利]一種生物炭/膨潤土復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710874767.0
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107497399B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 蔣樂群;彭曉春
• 申請（專利權）人: 廣州德隆環境檢測技術有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B09C1/00
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本發明公開了一種生物炭/膨潤土復合材料及其制備方法和應用，涉及環境保護修復領域，以簡化生物炭/膨潤土復合材料的制備方法，并保證所制備的生物炭/膨潤土復合材料具有良好的重金屬吸附效果。該生物炭/膨潤土復合材料的制備方法包括：在惰性氣體的保護下，采用程序升溫法將混合在一起的膨潤土和薯皮進行加熱反應，使得烘干預混物中的粉狀廢棄薯皮炭化，得到生物炭/膨潤土復合材料。所述生物炭/膨潤土復合材料采用上述制備方法制得。本發明提供的生物炭/膨潤土復合材料的制備方法用于制備土壤重金屬吸附劑方面的應用。

技術領域

本發明涉及環境保護修復領域，具體涉及一種生物炭/膨潤土復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟的快速發展和工業技術進步，工業生產對環境的不利影響不斷加劇。例如：工業廢水排放會使得水體中重金屬超標，工業廢渣排放會導致土壤污染，而廢氣排則會導致大氣污染。其中，重金屬具有富集性，很難在環境中降解的特性，對動植物以及人類會產生的毒害比較大。因此，如何治理重金屬污染已成為環境保護中亟待解決的問題之一。

膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的層狀鋁硅酸鹽，層間可膨脹，陽離子交換容量CEC（cation exchange capacity）較大，對重金屬陽離子具有較強的吸附能力。但由于膨潤土表面硅氧結構具有較強的親水性，層間陽離子易發生水合，因而被吸附的重金屬容易解析，難以從水體中徹底去除；此外，天然膨潤土對重金屬離子的吸附選擇性、吸附穩定性等也有待提高。

文獻CN200810238198.1提供一種有機與無極復合體及其制備方法，其以鈉基膨潤土為無機物，以豬糞及其降解液為有機原料，在25～70℃溫度下反應0.5～3小時，制成有機與無極復合體，用于土壤鈍化修復技術，該方法需要培養菌液，操作步驟繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物炭/膨潤土復合材料及其制備方法和應用，以簡化生物炭/膨潤土復合材料的制備方法，并保證所制備的生物炭/膨潤土復合材料具有良好的重金屬吸附效果。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種生物炭/膨潤土復合材料的制備方法，包括：

在惰性氣體的保護下，采用程序升溫法，將混合在一起的膨潤土和薯皮進行加熱反應，使得烘干預混物中的粉狀廢棄薯皮炭化，得到生物炭/膨潤土復合材料。

與現有技術相比，本發明實施例提供的生物炭/膨潤土復合材料的制備方法中，只在惰性氣體的保護下，采用程序升溫法，對混合在一起的膨潤土和薯皮進行加熱反應，在這個過程中，薯皮中的糖類等有機物質先對膨潤土進行改性，使得膨潤土層間距增大，然后控制加熱溫度將薯皮炭化，從而制得生物炭/膨潤土復合材料。該方法無需培養液和壓力罐等特殊實驗材料，只需在膨潤土和薯皮混合均勻后，通過程序升溫法加熱就能夠完成生物炭/膨潤土復合材料，因此，本發明提供的生物炭/膨潤土復合材料的制備方法不僅簡單，易于操作，而且所制備的生物炭/膨潤土復合材料的孔隙結構發達，且具有較大的層間距，具有良好的重金屬吸附能力。

另外，本發明提供的生物炭/膨潤土復合材料的制備方法，在程序升溫的過程中，膨潤土受熱逐漸失去表面水和層間吸附水，且膨潤土所具有的孔隙中夾雜的雜質也能夠在加熱過程中炭化，以增大膨潤土中的孔隙，從而減小膨潤土中所存在水分形成的水膜，以及膨潤土所具有的孔隙中夾雜的雜質產生的吸附阻力, 使其吸附性能得到改善和提高；同時在預混物中的粉狀廢棄薯皮炭化的過程中，對膨潤土進行了焙燒, 還可以進一步增大膨潤土比表面積, 從而增加其吸附接觸面積, 提高吸附性能。因此，在程序升溫過程中，烘干預混物中的薯皮不僅能夠炭化，而且膨潤土的比表面積也有了一定的增加，使得薯皮能夠更好地對膨潤土進行改性。