[發明專利]一種多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011256873.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112387249B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 韓劍宏;張連科;王維大;孫鵬;李玉梅;焦坤靈
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F1/48;C02F101/20
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛芹

1.一種多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料，其特征在于，所述復合材料以多孔生物炭為基體，基體表面負載磁性鐵酸鋅粒子，磁性鐵酸鋅粒子的粒徑為50-400 nm；多孔生物炭與鐵酸鋅納米顆粒的質量比為（1:1）-（1:2）；多孔炭的比表面積為1000-1200 m²·g^-1、孔容為0.40-0.50 cm³·g^-1、孔徑為3.00-3.50 nm；

其制備方法包括以下步驟：

S1、多孔生物炭的制備；

S2、多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料的制備：取ZnCl₂分析純和FeCl₃·6H₂O分析純，分別溶解于超純水中，磁力攪拌使其混合均勻；然后將氨三乙酸分析純和步驟S1所得的多孔生物炭加入混合溶液中，攪拌使其混合均勻，再用6-8 mol/L的NaOH調節混合溶液pH值至11-12，攪拌至紅棕色沉淀產生；

S3、將步驟S2所得的混合溶液轉移至反應釜中進行水熱反應，反應后用去離子水洗滌至中性，干燥，即得多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料；

所述步驟S1的具體方法包括：

a）、采集廢棄農用玉米秸稈，將洗凈、風干后破碎，過篩后得玉米秸稈粉末，裝袋備用；

b）、取步驟a）所得的玉米秸稈粉末與ZnCl₂ 分析純按照1:（1-2）的質量比置于燒杯中，加入少量去離子水，然后進行磁力攪拌20-30 min后浸泡15-20 h，然后在60-80℃下干燥20-24 h；

c）、將步驟b）所得混合物置于馬弗爐內在500-700 ℃下熱解1-2 h，最后用去離子水將熱解產物洗滌至中性，烘干，得多孔生物炭；

所述步驟S2中：所述ZnCl₂分析純和FeCl₃·6H₂O分析純的加入量按摩爾比為1：（1-4）；所述氨三乙酸分析純的加入量為ZnCl₂分析純摩爾量的1-4倍；所述步驟S1所得的多孔生物炭的加入量為ZnCl₂分析純摩爾量的10-40倍；所述攪拌的時間為10min-30min；

所述步驟S3中：水熱反應的溫度為180-200℃，水熱反應時間為10-12 h。

2.如權利要求1所述的多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料，其特征在于，所述步驟S3中的干燥的溫度為90-105℃，干燥時間為6-10 h。

3.如權利要求1所述的多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料在去除水溶液中重金屬離子的應用，其特征在于：將多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料均勻分散于含有待吸附金屬離子的水溶液中進行吸附反應，待吸附飽和后，將混合液置于磁場中使得吸附劑與水溶液分離，最后，采用檸檬酸對吸附飽和的復合材料進行解吸再生使其得以循環再利用。

4.如權利要求3所述的多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料在去除水溶液中重金屬的應用，其特征在于：還包括將所得濾渣用磁鐵進行分選處理以分離出多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料和重金屬材料，然后再用檸檬酸分離出重金屬的步驟。

5.如權利要求3所述的多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料在去除水溶液中重金屬中的應用，其特征在于：所述吸附反應在恒溫振蕩器中進行振蕩吸附反應，吸附反應的時間為30分鐘至4小時。

6.如權利要求3所述的多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料在去除水溶液中重金屬中的應用，其特征在于：用0.1 mol/L HNO₃或NaOH調節混合液的pH為3.5-4.0。

7.如權利要求3所述的多孔生物炭/鐵酸鋅復合材料在去除水溶液中重金屬中的應用，其特征在于：用于吸附廢水中的放射性金屬離子釷。