[發明專利]用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202110337747.6
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113061441B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王翠蘋;簡宏先;高越;甄凱;朱青;唐雪嬌;張鵬;孫紅文
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;B09C1/08
• 代理公司: 北京箴思知識產權代理有限公司 11913
• 代理人: 李春暉;譚艷

1.一種用于氧化修復土壤水體有機污染的生物炭負載鐵材料的制備方法，其特征在于，包括：

磁性生物炭復合物制備步驟，將生物炭粉末懸浮分散在可溶性鐵鹽溶液中，進行超聲波處理，然后在50±5℃恒溫水浴、150-250r/min恒速攪拌的同時逐滴加入所述堿液進行反應生成沉淀，直至最終混合液pH值＝11～12，將所述沉淀依次進行分離、洗滌、真空干燥處理得到所述磁性生物炭復合物；

所述生物炭粉末的制備方法包括：采用生物質原材料，以10±2℃/min的升溫速率升至390-420℃后恒溫厭氧灼燒4-6h；然后粉碎過200目篩，70-80℃烘干即得；所述生物質原材料選自椰殼、花生殼、稻谷殼、作物秸稈中的至少一種；

所述磁性生物炭復合物制備步驟之前，還將所述生物炭粉末用稀鹽酸進行純化處理：首先，稱取適量所述生物炭粉末放入1mol/L鹽酸溶液中，60±2℃恒溫水浴，150-250r/min恒速攪拌，共處理5-7h，然后洗凈鹽酸后進行干燥處理；

所述可溶性鐵鹽溶液為FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O的混合溶液，其中Fe³⁺和Fe²⁺的摩爾比為2:1；以設計的四氧化三鐵的質量計，所述生物炭粉末與所述四氧化三鐵的質量比為4-5:1；

所述土壤水體有機污染為多環芳烴污染。

2.根據權利要求1所述的生物炭負載鐵材料的制備方法，其特征在于，還包括：

煅燒步驟，將所述磁性生物炭復合物在氮氣氣氛或惰性氣體氣氛中進行煅燒處理，煅燒溫度為200-500℃，煅燒時間為3-5h。

3.根據權利要求1或2所述的生物炭負載鐵材料的制備方法，其特征在于，所述磁性生物炭復合物制備步驟中，所述超聲波處理的時間為15-25min。

4.一種用于氧化修復土壤有機污染的生物炭負載鐵材料，其特征在于，所述生物炭負載鐵材料采用權利要求1-3中任一項所述的方法制備而成；所述生物炭負載鐵材料中，Fe₃O₄顆粒不規則地負載在生物炭上，所述Fe₃O₄顆粒與所述生物炭的質量比為1:4-5。

5.一種將權利要求4所述的生物炭負載鐵材料應用于環境修復的方法，其特征在于，包括：以所述生物炭負載鐵材料為催化劑，以雙氧水和/或過硫酸鹽為氧化劑，對多環芳烴污染土壤或多環芳烴污染水體進行氧化處理。

6.根據權利要求5所述的將生物炭負載鐵材料應用于環境修復的方法，所述過硫酸鹽是過硫酸鈉、過硫酸鉀和/或過硫酸銨。

7.根據權利要求5或6所述的將生物炭負載鐵材料應用于環境修復的方法，其特征在于，

若是對所述多環芳烴污染土壤進行修復，以所述生物炭負載鐵材料為催化劑，以雙氧水為氧化劑，所述生物炭負載鐵材料中所述Fe₃O₄顆粒與所述生物炭的質量比為1:4-5，所述生物炭負載鐵材料的用量為10-100mg/g，所述雙氧水的用量為0.1-1mol/L，水土比為2-5:1，處理時間為20-40天；

若是對所述多環芳烴污染水體進行修復，以所述生物炭負載鐵材料為催化劑，以雙氧水為氧化劑，所述生物炭負載鐵材料中所述Fe₃O₄顆粒與所述生物炭的質量比為1:4-5，所述生物炭負載鐵材料的用量為0.1-1g/L，所述雙氧水的用量為50-100mmol/L。