[發明專利]快速去除污染物的磁性滸苔生物炭水凝膠及制備方法、用途

在審

• 申請號: 202211043314.0
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115501855A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 王煒亮;劉永林;劉琳;楊傳璽;畢學軍;宋子菡;楊廷政;吳琪瑤;劉義斌;張國利
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 孟令彩

本發明屬于化學及環境技術領域，具體涉及磁性滸苔生物炭水凝膠及制備方法、用途。一種快速去除污染物的磁性滸苔生物炭水凝膠的制備方法，包括以下步驟：（一）取滸苔粉末分散于水中，加入氯化鎂，滴加濃度為25%的氨水，過濾后700℃灼燒2h，得到納米氧化鎂改性滸苔生物炭；（二）取納米氧化鎂改性滸苔生物炭和未碳化未改性的滸苔粉末分散于水中，攪拌均勻，加入交聯劑反應1?2h；待凝固后，清洗、烘干，得到滸苔生物炭水凝膠；（三）將步驟（二）得到的滸苔生物炭水凝膠進行磁改性，得到磁改性滸苔生物炭水凝膠。本發明使用滸苔作為原料，既解決了滸苔污染的問題，又能廢物利用，制備成水凝膠吸附水中的染料污染物。

技術領域

本發明屬于化學及環境技術領域，具體涉及磁性滸苔生物炭水凝膠及制備方法、用途。

背景技術

環境污染是當今世界面臨的最大問題之一，對地球造成嚴重和無法彌補的損害。造成水污染的原因是工業廢料不正當排放、農藥過量使用、制藥殘渣和生活垃圾填埋。在受污染的水中發現了多種有機化合物，其中染料是主要的污染物，因為大多數工業生產中使用染料，從塑料玩具到我們所穿的布料，從食物到木材，幾乎沒有任何工業不使用染料。目前市場上有100 多萬種商業染料，全世界每年生產 7x10⁵ 噸染料，10-15%的染料在制造過程中損失。含有染料的廢水嚴重影響人類的健康，因此，去除水體中的染料刻不容緩。

滸荅廣泛分布于世界各海洋中。滸苔的大量繁殖經常引起大規模的綠潮現象。滸苔的爆發引起了一系列環境問題。由于滸苔生長繁殖快，呈暴發式增長，未被資源化利用的滸苔仍然需要通過焚燒、填埋等措施處理，容易引起二次污染。利用滸苔高溫熱解制備生物炭染料吸附劑是一種可行的處理方式。它不僅可以在一定程度上解決海洋污染問題，而且制備的炭吸附劑也可以有效減少二氧化碳的排放。

磁性吸附材料具有大的比表面積和多的含氧官能團，具有更強的陽離子交換能力與染料分子結合能力，從而提高其吸附能力。磁性最重要的作用是回收，吸附材料使用后可以通過磁鐵將其回收，達到去除污染的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種快速去除污染物的磁性滸苔生物炭水凝膠及制備方法和用途，本發明在高溫700℃的熱解條件下制備滸苔生物炭，在滸苔生物炭中進行原位的納米氧化鎂合成，以提高污染物去除效果，并與少量未碳化滸苔粉末自交聯制備生物炭水凝膠，最后通過共沉淀法進行磁改性。制備出的磁性滸苔生物炭水凝膠材料對污染物的去除效果顯著。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種快速去除污染物的磁性滸苔生物炭水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

（一）將滸苔粉末分散于水中，加入氯化鎂，滴加濃度為25%的氨水，過濾后700℃灼燒2h，得到納米氧化鎂改性滸苔生物炭；其中，滸苔粉末、氯化鎂與水的質量體積配比為（5-10）：（0.5-1）：100，g/ml；氨水與水的體積比為（0.5-1）:10；

（二）取納米氧化鎂改性滸苔生物炭和未碳化未改性的滸苔粉末分散于水中，攪拌均勻，三者的質量體積比為：（1-2）：（0.1-0.2）：10，g/ml；以0.01-0.02/ml的比例加入交聯劑反應1-2h；待凝固后，清洗、烘干，得到滸苔生物炭水凝膠；

（三）將步驟（二）得到的滸苔生物炭水凝膠進行磁改性，得到磁改性滸苔生物炭水凝膠。

優選地，所述磁改性方法為：

（1）將1-2g滸苔生物炭水凝膠在Fe³⁺和Fe²⁺物質的量比為2:1的1 mol/L鐵鹽水溶液中溶脹5-6h；

（2）溶脹平衡后，在濃度為25%的氨水溶液中浸泡2-3h；

（3）去離子水洗滌數次后在去離子水中浸泡，冷凍干燥。

優選地，所述的交聯劑為N-羥基琥珀酰亞胺。

本發明還進一步提供了一種快速去除污染物的磁性滸苔生物炭水凝膠，該水凝膠利用滸苔粉末作為原料，采用上述方法制備而成。