[發(fā)明專(zhuān)利]碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載nZVI的制備及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110657438.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113181885B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管運(yùn)濤;毛偉;張瑩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/24;B01J20/30;B09C1/00
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 劉莉

本發(fā)明公開(kāi)了一種碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵的制備及應(yīng)用，所述制備包括如下步驟：S1、將錳(II)鹽溶液與生物炭前體混合充分?jǐn)嚢韬螅渭?wt％的海藻酸鈉溶液，通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)在生物炭前體表面形成細(xì)小顆粒狀物質(zhì)，洗滌后回收固體顆粒，并干燥；S2、將固體顆粒在300?900℃下燒結(jié)碳化1?4h后，洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭；S3將鐵(II)鹽溶液與碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭在惰性氣體保護(hù)下充分?jǐn)嚢瑁渭覰aBH₄溶液后充分?jǐn)嚢?0min?1h，洗滌，離心，冷凍干燥，在惰性氣體箱中研磨，得到碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵。本發(fā)明制得的復(fù)合材料可以應(yīng)用于協(xié)同吸附As(III)與Cd(II)和磷素持留，在環(huán)境中有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境治理領(lǐng)域，特別是涉及一種碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵(nZVI)的制備方法及其在重金屬吸附和磷素持留領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人類(lèi)活動(dòng)的日益頻繁，大量有機(jī)物、重金屬、營(yíng)養(yǎng)元素等隨著污水、汽車(chē)尾氣進(jìn)入環(huán)境中，隨之而來(lái)的生態(tài)破壞也逐漸增加，并潛在危害人類(lèi)健康，例如全國(guó)土壤普查發(fā)現(xiàn)土壤中Cd(II)超標(biāo)率達(dá)到7％。同時(shí)環(huán)境中重金屬污染一般為陰陽(yáng)離子共同污染為主，例如Cr(VI)，As(III)，As(V)等金屬陰離子與Cd(II)， Cu(II)，Ni(II)，Zi(II)等金屬陽(yáng)離子共同存在環(huán)境中。在目前大多數(shù)研究者致力于固體廢棄物(例如農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物)碳化來(lái)制備生物炭以去除重金屬離子，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用和重金屬的吸附，然而生物炭由于其豐富的表面有機(jī)官能團(tuán)，使得其帶負(fù)電，由此生物炭對(duì)重金屬陽(yáng)離子有比較好的吸附效果，但是對(duì)重金屬陰離子的吸附效果幾乎為零。因此，目前材料研發(fā)主要集中于單一重金屬陰離子或者重金屬陽(yáng)離子吸附性能研究，實(shí)現(xiàn)重金屬陰陽(yáng)離子協(xié)同吸附和土壤磷素持留的高效材料制備方法報(bào)道較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵的制備方法及在重金屬陰陽(yáng)離子吸附和磷素持留方面的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決：

一種碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵的制備方法，包括如下步驟：

S1、將錳(II)鹽溶液與生物炭前體混合充分?jǐn)嚢韬螅渭?wt％的海藻酸鈉溶液，通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)在所述生物炭前體表面形成細(xì)小顆粒狀物質(zhì)，洗滌后回收固體顆粒，并干燥；

S2、將步驟S1中的干燥的固體顆粒在300-900℃下燒結(jié)碳化1-4h后，洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭；

S3將鐵(II)鹽溶液與步驟S2所得的碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭在惰性氣體保護(hù)下充分?jǐn)嚢瑁渭覰aBH₄溶液后充分?jǐn)嚢?0min-1h，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(lián)海藻酸鈉改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵。

優(yōu)選地，步驟S1中的所述錳(II)鹽溶液為硫酸錳；所述錳(II)鹽溶液中，錳(II)鹽的質(zhì)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(zhì)量比為1.69:1。

優(yōu)選地，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(zhì)量濃度為7％；所述鐵 (II)鹽溶液中的鐵(II)鹽的質(zhì)量、步驟S2所得的碳化錳交聯(lián)海藻酸鈉改性生物炭的質(zhì)量以及所述NaBH₄溶液中NaBH₄的質(zhì)量之比為7.44:1.5:1.512；所述NaBH₄溶液中NaBH₄的質(zhì)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(jī)9000rpm離心3min，重復(fù)三次，用冷凍干燥機(jī)在-48℃條件下干燥12h，在氮?dú)庀渲醒心ナ占?/p>