[發明專利]一種可固定砷的炭材料的制備及應用方法

有效

• 申請號: 202110460876.4
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113083232B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 吳松;斯敦峰;周東美
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B09C1/00;B09C1/10;C01B32/318;C01B32/348;C02F3/28;C10B53/02;C10B57/06;C02F101/10;C02F103/06;C02F1/28
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

1.一種炭材料的應用，其特征在于，所述炭材料的制備方法包括以下步驟：

S1：生物質預處理

選用木屑作為原材料，將木屑與碳酸鉀以1:1的質量比混合，加水振蕩培養4h，得到混合液，再將混合液進行烘干，得到混合物；

S2：生物質熱解

將S1中得到的混合物加入熱解裝置進行熱解，熱解時充入氮氣作為保護氣體，熱解溫度500-900℃，熱解時長2-3h，熱解完成后得到經碳酸鉀活化的生物質炭；

S3：三價砷固定

將含有三價砷的物質進行溶解，溶解后加入硫代硫酸鈉、經碳酸鉀活化的生物質炭和厭氧微生物Shewanella oneidensis MR-1，在密封環境進行厭氧培養，培養過程中伴隨機械攪拌，在培養4h后經碳酸鉀活化的生物質炭可對溶液中的三價砷進行固定；

所述應用為：將所述炭材料應用于固定砷；

所述步驟S3中所述三價砷的物質溶解后三價砷的濃度為7.5mgL^-1，硫代硫酸鈉加入后的濃度為2mmolL^-1，所述經碳酸鉀活化的生物質炭加入量為1g/L；

所述步驟S3中所述厭氧微生物Shewanella oneidensis MR-1的菌液濃度為100cFU/ml，厭氧微生物Shewanella oneidensis MR-1以菌液的形式加入，其加入量為10g/L；

所述步驟S1中的原材料可采用花生秸稈、大豆秸稈或花生秸稈與大豆秸稈任意重量比混合替代木屑，當原材料為花生秸稈、大豆秸稈或花生秸稈與大豆秸稈任意重量比混合熱解溫度為600-800℃；

將所述步驟S1中的木屑直接進行步驟S2的生物質熱解，熱解溫度為600-1000℃，熱解過程中采用氨氣或二氧化碳為活化氣體，完成熱解得到經氣體活化的生物質炭也可以有效固定三價砷；

將經碳酸鉀活化的生物質炭、含硫物質和含砷廢水混合除氧后，在厭氧條件下培養，使混合體系中的硫離子生成，隨即經碳酸鉀活化的生物質炭對砷產生固定作用，所述含硫物質包括亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、單質硫或硫離子；

在含有硫酸根且無鉬酸根的含砷廢水中，可將經碳酸鉀活化的生物質炭直接施加在含砷廢水中同時接種厭氧泥漿進行厭氧培養，隨著硫酸鹽的還原，砷可以被高效固定；

步驟S1中木屑與碳酸鉀的混合方式為機械攪拌，攪拌速度為100-120r/min，攪拌時長為10-15min，所述振蕩培養的溫度為30-40℃，所述烘干采用蒸餾的方式脫去溶液中的水分，烘干后木屑平衡含水率為5-8％；

所述步驟S3中機械攪拌的速度為80-120r/min，步驟S1中木屑的粒度為2000-3900um；

所述步驟S1中的碳酸鉀可采用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鋅或氫氧化鈉和氫氧化鉀任意比例混合后產生的混合物代替。