[發明專利]一種磁性生物炭的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010791460.6
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111871374A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 萬小銘;雷梅;陳同斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B09C1/00;B09C1/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張可

本發明的磁性生物炭的制備技術，主要包括磁性生物炭的制備和利用磁性生物炭來去除土壤中污染物這兩個部分。流程上包括：將碳源處理得到生物質→高溫慢速熱解得到生物炭→賦磁得到磁性生物炭前驅體→二次低溫慢速熱解得到磁性生物炭→與配制的污染土壤懸濁液混合振蕩得生物炭：土壤混合物進行重金屬吸附→磁分離→分別回收磁性生物炭以及潔凈土壤。本發明的產品具有良好的1)對砷、鎘、鉛的吸附能力、2)飽和磁化強度以及3)吸附重金屬之后與土壤的分離效率。

技術領域

本發明涉及一種磁性生物炭的的制備方法及其應用。具體的，涉及一種利用鐵氧化物賦磁的生物炭的制備，以及該磁性生物炭在去除土壤重金屬中的應用。

背景技術

生物炭，特別是涉及具有增強的物理和化學特性的處理和/或加工的生物炭，在處理之后具有增強的對各種應用環境的有用性、可預測性和有效性。多年來，生物炭作為一種土壤改良劑一直為人所知。國際上，統一將生物炭定義為“生物質在氧氣有限的環境中進行熱化學轉化而得到的一種固體材料”。生物炭可以作為土壤改良劑、提高資源利用效率、修復和/或保護環境免受特殊污染，以及作為溫室氣體減排的途徑，得到廣泛的應用。生物炭是生物質在熱解條件產生的富孔固體，與其它炭化材料(如活性炭)不同，生物炭主要被用作土壤添加劑以提升土壤肥力和增加土壤碳匯，其能影響重金屬和有機污染物等有毒有害污染物的遷移轉化行為和生物有效性。然而，生物炭在吸附去除污染物后往往難以分離回收，在環境中可能造成二次污染，而磁性納米顆粒的引入可以快速分離生物炭。

重金屬污染土壤修復，一般可利用生物炭吸附作用和/或生物氧化-還原作用實現對重金屬污染土壤的修復。與傳統物理化學修復方法相比，生物炭修復工程簡單，處理費用較低，對土壤肥力和代謝活性負面影響小，可以避免因污染物轉移而對人類健康和環境產生影響。然而，生物炭在吸附去除污染物后往往難以分離回收，容易造成二次污染，而磁性納米顆粒的引入可以快速分離生物炭。

中國專利CN201611024652.4對砷鎘復合污染修復的磁性生物炭吸附材料的制備方法。該發明公開了一種對砷鎘復合污染修復的磁性生物炭吸附材料的制備方法,包括如下步驟：1)、將植物秸稈干燥、粉碎,作為生物質；2)、按照三價鐵與二價鐵的摩爾比為1.8～2.2:1,將二價鐵化合物和三價鐵化合物溶于水中,得鐵鹽溶液；先將鐵鹽溶液的pH值調節至11～12,然后加入步驟1)所得的生物質,接著于60±10℃攪拌2±0.5小時,最后于密封條件下靜置22～26小時；所述生物質與鐵鹽溶液的固液重量比為4.5～5.5％；3)、將步驟2)所得物中的固態物干燥后,加入占干燥后固態物重量0.8～1.2％的碳酸鈣粉末,惰性氣體氛圍下于400±50℃熱解2±0.5小時,得到磁性生物炭材料。

中國專利CN201910226818.8高磁性改性生物炭及其制備方法和在治理土壤重金屬污染中的應用。該發明屬于土壤重金屬修復治理技術領域,公開了一種高磁性改性生物炭及其制備方法和在治理土壤重金屬污染中的應用,其制備方法包括以下步驟：取生物炭研磨后過篩,加入NaOH溶液中,攪拌,過濾,水洗；將濾渣加入到HCl溶液中,繼續攪拌,過濾,水洗得到基礎生物炭材料,烘干備用；將基礎生物碳材料添加到FeCl2·7H2O水溶液中,調節pH值,加入硼氫化鈉溶液直到不產生氣泡,再加入飽和二甲基二硫代氨基甲酸鈉水溶液,繼續攪拌,通過磁場收取溶液中殘渣,洗滌干燥得到高磁性改性生物炭。該發明改性后生物炭比表面積增大,提高了對土壤中重金屬的鈍化效率；具有較強的磁性,使得高磁性改性生物炭能夠利用磁鐵從土壤中去除,實現土壤重金屬總量的下降。