[發明專利]一種載鐵污泥生物炭及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011163409.7
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112410047A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 邵瑩瑩;李兆軼;李琬聰;許斌;張偉屹;邵艷秋;朱英
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C02F11/10;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/70;B09C1/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種載鐵污泥生物炭及其制備方法和應用。具體步驟為：將粉狀污泥置于鐵鹽溶液中，然后將包含粉狀污泥的硝酸鐵溶液進行干燥處理；干燥處理后得到的混合物在厭氧條件下進行燒制，得到載鐵污泥生物炭。采用高溫裂解還原的方法，在制備生物炭的同時還原鐵，使得制備的生物炭與零價鐵充分結合，提高零價鐵的負載效果，從而提高了材料對重金屬的去除性能。可以有效的去除廢水中的重金屬，同時對土壤具有一定的改良作用。

技術領域

本發明屬于環保材料技術領域，具體涉及一種載鐵污泥生物炭及其制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

土壤是生態環境中不可或缺的重要組成部分，亦是人類生存發展所需的重要資源之一。隨著社會現代化、工業化的快速發展，我國的土壤重金屬污染問題越來越嚴重。根據環保部聯合國土部發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國土壤總超標率達到16.1％，其中耕地土壤點位超標率為19.4％，土壤重金屬污染具有長期性、隱蔽性及不可降解性，對人類健康及食品安全造成極大威脅。鎘、銅是其中較為典型的重金屬污染物。鎘、銅通過多種途徑進入環境，由于其較強的富集積累性，不僅影響土壤肥力及農產品質量，而且可通過食物鏈進入人體，影響健康。

生物炭是生物質在碳化過程中形成的固體物質。生物炭具有比表面積大、結構多孔、富含官能團等特點使得其可以作為吸附材料和載體材料，此外，生物炭作為土壤改良劑可以提高土壤肥力，同時有利于植物生長。但是目前研究發現，未改性的生物炭對鎘銅等重金屬的去除能力有限。納米零價鐵化學性質活潑，且具有較強的還原能力與吸附能力，對多種重金屬有較好的去除效果。將生物炭作為載鐵，負載高活性的納米零價鐵顆粒是一種有效去除重金屬污染物的復合材料。

目前納米零價鐵常用的制備方法為液相還原法，即利用硼氫化鈉的強還原作用將二價或三價鐵離子還原成零價鐵。但是此方法在制備生物炭負載型納米零價鐵時存在以下幾個問題：1)零價鐵大都附著在生物炭表面，很難高度分散；2)此方法需消耗大量硼氫化鈉，經濟效益較差，且方法不適用于材料的大量制備。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種載鐵污泥生物炭及其制備方法和應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

一種載鐵污泥生物炭的制備方法，具體步驟為：

將粉狀污泥置于鐵鹽溶液中，然后將包含粉狀污泥的硝酸鐵溶液進行干燥處理；

干燥處理后得到的混合物在厭氧條件下進行燒制，得到載鐵污泥生物炭。

污泥在鐵鹽溶液中進行浸泡，使鐵離子充分的與污泥進行混合，然后經過燒制的過程，在厭氧的條件下，使鐵離子還原得到零價鐵，污泥高溫裂解得到生物炭，零價鐵進入到生物炭的內部，分散較為均勻。

在本發明的一些實施方式中，粉狀污泥的制備方法為將濕污泥進行干燥粉碎后過篩得到粉狀污泥。優選的，污泥進行干燥的溫度為85-105℃，烘干時間18-24小時。污泥是一種含水率較高的物質，通過干燥的過程可以有效的去除污泥中的水分。

在本發明的一些實施方式中，粉狀污泥過篩的目數為80-100目。

在本發明的一些實施方式中，鐵鹽溶液中的鐵鹽為硝酸鐵或氯化鐵、硫酸鐵。

在本發明的一些實施方式中，粉狀污泥在硝酸鐵溶液中后進行超聲處理，超聲的時間為2-3h。超聲處理的過程可以使鐵離子進入到污泥中，提高鐵離子在污泥均勻分布，有利于零價鐵在生物炭微孔中分散。