[發(fā)明專利]一種具有高效阿特拉津吸附性能生物炭的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010823637.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN111871375B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宇;蔣善慶;王利平;張亞楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

一種具有高效阿特拉津吸附性能生物炭的制備方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)境功能材料與生物質(zhì)資源化利用領(lǐng)域。包括以下步驟：將MgCl₂·6H₂O溶于(CH₂OH)₂水溶液中，加入十六烷基三甲基溴化銨后攪拌，調(diào)節(jié)PH為10至11，繼續(xù)攪拌、靜置、離心，沉淀物干燥得納米MgO前體。將干燥樟樹落葉與納米MgO前體混合于水中，攪拌后超聲制得改性生物質(zhì)。將生物質(zhì)放置管式爐中煅燒。用0.01M HCl洗滌生物炭以去除未負(fù)載的MgO，烘干得到改性落葉生物炭MgO?LBC。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，制備原料具有來源穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)為污泥的資源化利用提供了新途徑，而且提供了一種新的AT吸附劑，具有良好的環(huán)境效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境功能材料與生物質(zhì)資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種改性落葉生物炭材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

阿特拉津(AT)作為一種防除多種禾本科和闊葉雜草的高效除草劑，被廣泛應(yīng)用于玉米、高粱、林地等旱田作物中，但作物葉片表面及土壤中殘留的AT會(huì)隨著徑流而進(jìn)入水體環(huán)境中。已有的研究證明AT是一種內(nèi)分泌干擾物，能誘導(dǎo)雄體雌化，人體長(zhǎng)期接觸也會(huì)增加癌癥幾率，由于AT具有半衰期長(zhǎng)、遷移率高和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)會(huì)使其在水環(huán)境中廣泛和長(zhǎng)期存在，因此，推廣高效、環(huán)保的方法以去除水體中的AT勢(shì)在必行。

目前，多種改性方法已被開發(fā)應(yīng)用于提高生物炭對(duì)AT的吸附性能，常用的酸改性或者堿改性操作簡(jiǎn)單，但對(duì)生物炭吸附AT的性能提升不明顯，在生物炭上負(fù)載如石墨烯類的多孔碳雖能大大提升對(duì)AT的吸附性能，但昂貴的成本限制了這類方法的廣泛應(yīng)用，同時(shí)材料的再生也仍然具有挑戰(zhàn)。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)沒有關(guān)于在生物炭上負(fù)載金屬氧化物來提升對(duì)AT的吸附性能的報(bào)道，因而，本發(fā)明采用在生物炭上負(fù)載納米MgO以提升生物炭對(duì)AT的吸附容量，選用MgO是因?yàn)槠渚哂性媳阋?、安全且環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。迄今為止，MgO改性生物炭(MgO-BC)在去除水體中的磷酸鹽或重金屬方面顯示出優(yōu)異的性能，主要是因?yàn)镸gO的引入增加了生物炭的含氧官能團(tuán)，增強(qiáng)了其與污染物之間的相互作用或在表面形成復(fù)合物，已有的研究表明，生物炭上的含氧官能團(tuán)對(duì)生物炭吸附AT也具有至關(guān)重要的作用，因此，通過在生物炭上負(fù)載納米MgO來提升對(duì)AT的吸附性能是可行的，且當(dāng)前應(yīng)用MgO-BC對(duì)AT的吸附鮮有報(bào)道。本發(fā)明以樟樹落葉為原料，復(fù)合納米Mg(OH)₂通過高溫慢速熱解法制備出改性生物炭(MgO-LBC)，將其應(yīng)用于AT的吸附去除，為提高對(duì)水中AT吸附去除的生物炭的制備提供了一種新方式，而且實(shí)現(xiàn)了的樟樹落葉資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在問題和技術(shù)分析，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改性落葉生物炭材料的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單，原料易得，制備出的MgO-LBC具有較大的比表面積和總孔體積。本發(fā)明的另一目的是提供MgO-LBC的應(yīng)用，不但實(shí)現(xiàn)了樟樹落葉的資源化利用，而且提供了一種新的AT吸附劑。

為實(shí)現(xiàn)上述的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：

一種具有高效阿特拉津吸附性能生物炭的制備方法，包括以下步驟：

(1)將MgCl₂·6H₂O溶于乙二醇(CH₂OH)₂與去離子水按照體積比1:1的混合液中；其中MgCl₂·6H₂O在混合液中的濃度為0.05mol/L。

(2)向步驟(1)的混合溶液中添加十六烷基三甲基溴化銨，并持續(xù)攪拌30min。再加入NH₃·H₂O調(diào)節(jié)溶液PH為10-11，持續(xù)攪拌6h；其中十六烷基三甲基溴化銨在總?cè)芤褐械臐舛葹?.0125g/mL，其作用是作為分散劑以防止反應(yīng)過程中形成的Mg(OH)₂發(fā)生沉降。

(3)將步驟(2)所述混合溶液中液靜置3d，之后在12000rpm下離心，取出沉淀物后經(jīng)80℃干燥12h，得納米MgO前體。