[發(fā)明專利]生物炭-蒙脫石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810481408.3
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN110496596A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王風(fēng)云;付晨露;夏明珠;雷武
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 32203 南京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 劉海霞<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種生物炭?蒙脫石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。所述制備方法先將鈉基蒙脫石進(jìn)行酸處理得到酸改性鈉基蒙脫石，按玉米芯粉末占酸改性蒙脫石與玉米芯粉末總質(zhì)量的60％～80％，再與粉碎研磨后的玉米芯粉末在水中混合，最后在氮氣保護(hù)下，于300～500℃下煅燒3～5h，制得玉米芯生物炭?蒙脫石復(fù)合材料。本發(fā)明采用玉米芯作為原料，有效減少了焚燒玉米芯所帶來的污染問題，其制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低，耗時少，且充分利用了廢棄資源，減少了環(huán)境污染，制得的玉米芯生物炭?蒙脫石復(fù)合吸附材料對重金屬吸附性能優(yōu)良，對于Pb²⁺和Cu²⁺的吸附量可達(dá)到190.68mg/g和240.45mg/g，對土壤的重金屬污染有較好的治理能力，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重金屬吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生物炭-蒙脫石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

重金屬包括Cu，Zn，Cd，Pb，Hg，As等，具有生物毒性，且在土壤中難以降解，極大的影響了土壤的肥力，并且容易在人體中富集，影響人類的身體健康，因此重金屬污染已經(jīng)成為急待解決的問題。

蒙脫石是一種2:1型層狀硅鋁酸鹽礦物，晶體結(jié)構(gòu)是兩層硅氧四面體中間夾著一層鋁氧或者-OH的八面體，其中的硅離子和氯離子易被低價陽離子如Mg²⁺，F(xiàn)e²⁺，Zn²⁺交換，所以具有很強(qiáng)的離子交換能力，可作為重金屬吸附材料。目前常通過添加改性劑來增加層間距和比表面積以改善蒙脫石的吸附能力。

生物炭作為細(xì)小的多孔碳質(zhì)固體材料，具有吸附能力強(qiáng)、比表面積大、多孔、較好的陽離子吸附能力、化學(xué)性能穩(wěn)定，耐酸、堿的特性。

目前有研究探索了竹粉生物炭-蒙脫石復(fù)合材料對NH₄⁺和PO₄^3-的吸附性能，(Environmental-friendly montmorillonite-biochar composites:Facile productionand tunable adsorption-release of ammonium and phosphate，Liang Chen,el.al)。還有研究專注于該復(fù)合材料對有機(jī)物的降解(Effects of pH,dissolved humic acid andCu²⁺on the adsorption of norfloxacin on montmorillonite-biochar compositederived from wheat straw[J].Zhang J,et al.Biochemical Engineering Journal,2018,130:104-112.)。尚未有將生物炭-蒙脫石復(fù)合材料應(yīng)用于重金屬吸附中的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種生物炭-蒙脫石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

生物炭-蒙脫石復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將鈉基蒙脫石分散在水中，加入鹽酸調(diào)節(jié)pH至4～5，攪拌反應(yīng)完全，抽濾，干燥，研磨，過篩，得到酸改性蒙脫石；

步驟2，按玉米芯粉末占酸改性蒙脫石與玉米芯粉末總質(zhì)量的60％～80％，將酸改性蒙脫石和玉米芯粉末加入水中，攪拌混合均勻，抽濾，干燥后，在氮氣保護(hù)下，于300～500℃下煅燒3～5h，得到玉米芯生物炭-蒙脫石復(fù)合吸附劑材料。

優(yōu)選地，步驟1中，所述的鈉基蒙脫石的陽離子交換容量為80～100mmol/100g。

優(yōu)選地，步驟1中，所述的過篩為過200目篩。

優(yōu)選地，步驟2中，所述的玉米芯粉末占酸改性蒙脫石與玉米芯粉末總質(zhì)量的80％。