[發明專利]生物炭-Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201811210838.8
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109092250A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 張穎;王一帆;亢佳明;楊帆;江群;李銳真
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

生物炭?Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料的制備方法及應用。本發明涉及生物質加工領域和生物炭改性領域，尤其涉及改性生物炭的制備方法及應用。本發明是要解決現有技術在去除水體中的農藥等有機污染物的過程中吸附性能差的問題。本發明將生物炭和層狀雙氫氧化物材料復合，使它們充分發揮各自的功能并產生疊加效應。本發明生物炭?Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料用于對除重金屬外的有機污染物阿特拉津的吸附。

技術領域

本發明涉及生物質加工領域和生物炭改性領域，尤其涉及改性生物炭的制備方法及應用。

背景技術

城鎮區域黑臭水體不僅給群眾帶來了極差的感官體驗,也是直接影響群眾生活的突出性的環境問題。根據《水污染防治行動計劃》對黑臭水體治理提出的明確要求，到2020年我國地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10％以內,城市建成區黑臭水體總體得到消除。然而現在的農業生活中原有的污染還沒有徹底的消除，新的污染又已經開始蔓延，所以對于水體污染物有機污染物的治理迫在眉睫。

活性炭是一種應用于環境污染控制的廣譜吸附劑，但現有的商品活性炭價格高，且吸附能力卻有限，若在水廠大量使用會大大提高水處理的成本，因此，急需找到一種成本較低、吸附能力較好的生物炭。近些年來，化學家和物理學家們借助于大量的現代分析測試手段，對層狀化合物的結構和物理性能進行了很多卓有成效的研究，使人們對層狀化合物的認識不斷加深，并已在在功能高分子材料、化妝品、醫藥、環保、化工催化等領域得到廣泛的應用。層狀雙氫氧化物(LDH)是一種很好的陰離子黏土吸附劑，具有很高的比表面積，吸附性能良好，但是在實際生產過程中施用量巨大，會造成處理成本過高，回收吸附劑過程工作量大的問題。其他的現有的水體中污染物的去除方法有物理方法、化學方法以及生物方法。這些在處理方法中普遍存在著存吸附劑成本高、流程長、消耗成本高、有二次污染以及吸附劑的后續回收難等問題。因此污水處理中安全高效的吸附劑亟待生產。

發明內容

本發明是要解決現有技術在去除水體中的農藥等有機污染物的過程中吸附性能差的問題，而提供生物炭-Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料的制備方法及應用。

本發明生物炭-Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料的制備方法具體是按以下步驟進行：

一、將玉米秸稈用超純水洗凈，在溫度為50～70℃的烘箱中放置20～26h，取出冷卻至室溫后剪成3～5cm的小段并打碎成粉末，放入管式爐中，在無氧的氮氣氛圍中熱解0.8～1.2h，冷卻得到生物炭；

二、將生物炭放入到混合溶液中攪拌1～2h，然后再加入緩沖液中調節pH至堿性，在堿性條件下通過共成沉淀法沉淀16～20h，然后用真空泵過濾，放入烘箱中干燥，得到生物炭-Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料；所述混合溶液中溶質為Ni(NO₃)₂和FeCl₃·6H₂O，Ni(NO₃)₂的濃度為0.3～0.5mol/L，FeCl₃·6H₂O的濃度為0.1～0.3mol/L；所述生物炭的質量與混合溶液的體積比為1g:(80～120)mL；所述緩沖液是由濃度為0.4～0.6mol/L的NaOH和濃度為0.4～0.6mol/L的Na₂CO₃混合而成，其中NaOH與Na₂CO₃的摩爾比為1:1。

本發明生物炭-Ni/Fe層狀雙氫氧化物復合材料的制備方法具體是按以下步驟進行：

一、將玉米秸稈用超純水洗凈，在溫度為50～70℃的烘箱中放置20～26h，取出冷卻至室溫后剪成3～5cm的小段并打碎成粉末，放入管式爐中，在無氧的氮氣氛圍中熱解0.8～1.2h，冷卻得到生物炭；