[發明專利]氧化鋯摻雜磁性高表面活性炭復合材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011498853.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112774625B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李榮華;彭亞茹;張一琛;李伊萌;管偉豆;房玥汝;吳維隆
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;B09C1/00;C02F101/10
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 徐云俠

本發明屬于環境污染修復技術領域，涉及一種氧化鋯摻雜磁性高表面活性生物炭復合材料的制備方法，是將有機質與可溶性鐵鹽混合熱解引入四氧化三鐵顆粒得到磁性生物炭材料，并將氧化鋯細顆粒定向摻雜負載于磁性生物炭材料上。本發明提供的氧化鋯摻雜磁性高表面活性生物炭復合材料的制備方法，得到的復合材料能顯著降低水體和土壤等環境介質中的砷含量，且該方法具有成本低、效果好、可操作性強、可反復使用且不引起二次污染、美化環境的特點，可大面積推廣應用。

技術領域

本發明屬于環境污染修復技術領域，涉及一種氧化鋯摻雜磁性高表面活性炭復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

砷及其化合物是常見的環境污染物。砷和含砷金屬礦物的開采、冶煉，用砷或砷化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張、農藥的生產以及煤的燃燒等過程中，會產生大量的含砷廢渣、廢氣及廢水，并通過淋溶、沉降和徑流等過程使砷進入土壤、地表和地下水體，造成嚴重的環境污染，甚至通過水、土壤、大氣和食物等途徑最終進入人體而危害人體健康。土壤和水體環境中的砷主要以砷酸鹽和亞砷酸鹽兩種形式存在，均是對人體健康具有極大危害的污染物。水體和土壤砷污染已成為全球所面臨的重大環境問題之一。

目前治理砷污染水體和土壤的方法很多，主要有生物修復技術、物理修復技術和化學修復技術。生物修復技術主要有植物修復技術和微生物修復技術，該技術的關鍵之一是找到對砷具有特殊吸收富集能力的超富集植物或微生物，該技術的關鍵之二是如何快速繁殖具有較大生物量的超富集植物或微生物。鑒于具有特殊吸收富集砷能力的超富集植物或微生物物種稀少，且大多生長環境特殊且生物量較小，因此該技術的修復周期漫長且可操作性不強，難以快速高效降低水體中砷對環境和人體的危害。砷污染水體的物理修復技術包括電動富集分離法、膜分離法和吸附劑添加法等，但電動富集分離法和膜分離法需要獨特裝置且能耗較高，而且存在引起二次污染的風險。砷污染土壤的物理修復技術包括電動富集分離法和客土法等，但電動富集分離法需要獨特裝置且能耗較高，客土法的工程量大且難以從土壤中去除砷污染物。砷污染水體的化學修復方法包括化學沉淀和化學提取等技術，具有較好的修復效果，但是對于痕量的污染物則去除能力有限。砷污染土壤的化學修復技術包括化學提取法和原位穩定化法等，但化學提取法對土壤結構破壞嚴重從而使土壤有失去生產力的風險，原位穩定化法雖能在短期內降低土壤中砷的生物有效性但是存在后期重新釋放和活化的風險。

相比而言，吸附劑添加法由于吸附劑的選擇范圍寬、工程代價低、操作運行簡單等優點，在具有適宜吸附劑的情況下，即具有高效的修復砷污染水體能力。當前對于砷污染水體的處理通常是將吸附劑直接投加進入水體，經過吸附劑的吸附作用，使水體中砷酸鹽即亞砷酸鹽類污染物吸附于吸附劑上；同樣地，對于砷污染土壤而言，可以向其中加入吸附劑，使土壤溶液中的砷污染土通過吸附作用吸附于吸附劑上。顯然，向水體或土壤中添加吸附劑只是將砷污染物轉移到了吸附劑表面，而并未將砷污染物從水體或土壤中根本去除；同時，長期存留于水體或土壤中已吸附砷污染物的吸附劑的穩定性未知，經過足夠長的時間，隨著吸附劑與污染物之間的結合力減弱，砷污染物逐漸解吸從而使其重新回到水體或土壤環境中，仍然會對環境和人體健康造成威脅，這已成為限值該技術大面積推廣普及的關鍵因素。