[發明專利]碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭負載nZVI的制備及應用

有效

• 申請號: 202110657438.7
• 申請日: 2021-06-12
• 公開（公告）號: CN113181885B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 管運濤;毛偉;張瑩
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;B09C1/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 劉莉

1.一種碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭負載納米零價鐵復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將錳(II)鹽溶液與生物炭前體混合充分攪拌后，滴加2 wt%的海藻酸鈉溶液，通過交聯反應在所述生物炭前體表面形成細小顆粒狀物質，即錳交聯海藻酸鈉微球負載在生物炭前體表面，洗滌后回收固體顆粒，并干燥，其中，所述錳(II)鹽溶液為硫酸錳溶液；

S2、將步驟S1中的干燥的固體顆粒在300-900℃下燒結碳化1-4 h后，洗滌、干燥、研磨、過篩得到碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭，其中，生物炭前體在燒結下轉變為生物炭，硫酸錳在碳化作用下生成了MnO；

S3、將鐵(II)鹽溶液與步驟S2所得的碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭在惰性氣體保護下充分攪拌，滴加NaBH₄溶液后充分攪拌30 min-1 h，洗滌，離心，冷凍干燥，在惰性氣體箱中研磨收集，得到所述碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭負載納米零價鐵復合材料，即納米零價鐵負載于所述碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭上，其能協同吸附As(III)與Cd(II)和磷素持留。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述錳(II)鹽溶液中，錳(II) 鹽的質量濃度為4.1%；所述錳(II)鹽溶液中的錳(II)鹽與所述生物炭前體的質量比為1.69:1。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中的鐵(II)鹽溶液為硫酸亞鐵溶液，由FeSO₄·7H₂O完全溶于脫氣水中制得；在所述鐵(II)鹽溶液中，鐵(II) 鹽的質量濃度為7%；所述鐵(II)鹽溶液中的鐵(II)鹽的質量、步驟S2所得的碳化錳交聯海藻酸鈉改性生物炭的質量以及所述NaBH₄溶液中NaBH₄的質量之比為7.44:1.5:1.512；所述NaBH₄溶液中NaBH₄的質量濃度為3%；

所述步驟S3中的洗滌，離心，冷凍干燥，在惰性氣體箱中研磨收集是指：用乙醇與脫氣水1：1沖洗，離心機9000rpm離心3 min，重復三次，用冷凍干燥機在-48℃條件下干燥12 h，在氮氣箱中研磨收集。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述生物炭前體由園林類固體廢棄物制得。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述生物炭前體由大葉油草制得。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述生物炭前體由深綠色的大葉油草洗凈后烘干、粉碎、過60目篩而得。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中將錳(II)鹽溶液與生物炭前體混合充分攪拌后，在超聲下處理30 min，然后再滴加2 wt%的海藻酸鈉溶液。

8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中的所述過篩是指過60目篩。

9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S1的滴加是指采用轉速為3mL/min的蠕動泵進行滴加；所述步驟S3的滴加指采用轉速為2 mL/min的蠕動泵進行滴加。

10.一種由權利要求1-9任意一項所述制備方法制得的復合材料。

11.一種權利要求10所述的復合材料在處理重金屬離子和/或磷素中的應用，所述重金屬離子為As(III)陰離子、Cd(II)陽離子中的至少一種。

12.如權利要求11所述的應用，其特征在于：所述應用是指所述復合材料協同高效吸附As(III)陰離子和Cd(II)陽離子和持留土壤中磷素。