一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备和应用
专利汇可以提供一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 生物 炭 负载热活化含 铁 矿物 复合材料 的制备和应用，本发明将热活化含铁矿物负载在生物炭表面。其制备的具体步骤为：先将对含铁矿物和 生物质 材料进行 破碎 ，然后按一定 质量 比混合均匀，再将均匀混合物 压制成型 ，置于还原性气氛下进行 焙烧 ，自然冷却，厌 氧 气氛下 研磨 成细粉，即获得生物炭负载热活化含铁矿物复合材料。本发明的制备的生物炭负载热活化含铁矿物复合材料具有 比表面积 大、 稳定性 强、具有较强的氧化还原活性等特点，与生物炭或热活化含铁矿物相比对 水 溶液、 土壤 中重 金属离子 的去除或者稳定化效果有显著的提升作用，可以用于 水体 、土壤中重金属污染的治理。，下面是一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备和应用专利的具体信息内容。
1.一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备方法，其特征在于，该方法是以生物炭为载体，将热活化含铁矿物负载在生物炭上，从而发挥生物炭与热活化含铁矿物的吸附捕集、氧化还原及稳定化等物理化学作用。
2.一种如权利1所述的一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备方法，包括以下步骤：以生物质材料为载体，按特定比例掺入含铁矿物，破碎后混合均匀，再将混合物置于还原性气氛下高温焙烧，自然冷却至室温，厌氧氛围下研磨成细粉状并将其应用于环境中重金属的沉淀、固定等去除治理；具体包括以下步骤：（1）、将生物质原材料洗净，80℃空气气氛下处理1 2小时，得到低含水量生物质，破碎过筛；将矿物原料进行初步破碎，再将生~
物质和矿物原料按特定质量比进一步研磨均匀，筛选后得到矿物与生物质的混合粉末；
（2）、称取一定质量步骤（1）得到的矿物-生物质混合粉末放入模具中以一定压力压制成型，得到生物质矿物复合体；（3）、将步骤（2）制备的复合体置于绝氧或厌氧的环境下进行高温处理处理，并以一定流速通入还原性气体和惰性气体，开始自然降温过程，收集焙烧后的固体材料，进行称重；（4）、将步骤（3）中制备的的固体材料严格无氧的条件下充分研磨成细粉状，即获得生物炭负载热活化含铁矿物复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述生物炭是以农用废弃水稻秸秆和甘蔗渣为原料，含水量在10 12% ，生物质的~
破碎粒径为1 3cm，选用的矿物为针铁矿，破碎粒径为0.5 1cm，生物质和矿物的质量比为（4~ ~
2）：1，研磨时间为30 60s，筛选后的粉末过80 100目筛。
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4.根据权利要求1所述的一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所述，矿物生物质的混合粉末质量为1 1.5克，压力保持在30-50 MPa，复合~
体直径为0.5 2 cm，高度为1 1.5 cm。
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5.根据权利要求1所述的一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述，焙烧过程中以H2提供还原性气氛，N2作为保护气制造严格厌氧环境，气体流速分别控制在200-500 mL/min，焙烧温度为500℃，时长为1-3 h，升温速率控制在
10-60 ℃/min。
一种生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的制备和应用
技术领域
背景技术
发明内容
（1）将生物质原材料（选用农业废弃稻谷秸秆和甘蔗渣）洗净，80 ℃干燥48 h，得到含水量为10 11 %的生物质，将矿物原料进行初步破碎，生物质的破碎粒径1 3 cm，选用的含~ ~
铁矿物为针铁矿，破碎粒径为0.5 1 cm，再将生物质和矿物原料按一定质量比（3:1）研磨混~
匀，研磨时间为30 60 s，筛选后得到矿物与生物质的混合粉末，筛选后的粉末粒径为80~ ~
100目；
（2）称取质量为1 1.5g的矿物生物质的混合粉末，放入模具中以30-50 MPa，压力进行~
压制，得到成型的生物质负载矿物复合体，中间体直径为0.5 2 cm，高度为1 1.5 cm；
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（3）将生物质负载矿物复合体置于以氢气为还原气氛，氮气为保护气的氛围中500℃焙烧1-3h，控制气体流速为200-500 ml/min，升温速率为10-60 ℃/min。开始自然降温过程，收集焙烧后的固体材料，进行称重；
（4）将制备的的固体材料置于厌氧环境中研磨成细粉，即获得生物炭负载热活化含铁矿物复合材料。
2.本发明制得的生物炭负载热活化含铁矿物复合材料，以生物炭作为载体，其表面负载的矿物经过还原后转化为零价铁，改变了生物炭本身的微观结构和基团性质，而细粉状的零价铁负载于生物炭上则避免了在水溶液中的团聚沉积，其分散性得到增加，吸附能力提升明显，发生的反应比表面积显著增大，活性显著提高、容易回收再利用；
3.生物炭负载矿物复合材料对于环境中的单价态金属和多价态金属同时发挥吸附捕集作用、还原作用，达到稳定化的效果。可以协同修复水体、土壤中重金属迁移污染，提高重金属修复效率。
附图说明
图3是本发明实施例2中（c）：蔗渣生物炭负载热活化含铁矿物复合材料处理重金属离子后的扫描电镜图；（d）：秸秆生物炭负载热活化含铁矿物复合材料处理重金属离子后的扫描电镜图；
图4是本发明实施例3的秸秆生物炭负载热活化含铁矿物复合材料在不同pH值下处理重金属离子Cr(VI)和Cu(II)；
图5是本发明实施例3蔗渣生物炭负载热活化含铁矿物复合材料在不同pH值下处理重金属离子Cr(VI)和Cu(II)；
图6是本发明实施例2的蔗渣生物炭（Z-Z）/秸秆生物碳（J-Z）负载热活化含铁矿物复合材料不同时间处理Cr(VI)；
图7是本发明实施例2的蔗渣生物炭（Z-Z）/秸秆生物碳（J-Z）负载热活化含铁矿物复合材料不同时间处理Cu(II)；
图8是本发明实施例2的秸秆生物炭（J-Z）负载热活化含铁矿物复合材料在不同初始浓度下处理重金属离子Cr(VI)和Cu(II)；
图9是本发明实施例2的蔗渣生物炭（Z-Z）负载热活化含铁矿物复合材料在不同初始浓度下处理重金属离子Cr(VI)和Cu(II)。
具体实施方式
首先将生物质原材料（选用农业废弃稻谷秸秆和甘蔗渣）洗净，80 ℃干燥处理48 h，得到含水量为10 11 %的生物质，将矿物原料进行初步破碎，生物质的破碎粒径1 3 cm，选用~ ~
的含铁矿物为针铁矿，破碎粒径为0.5 1 cm，然后将生物质和矿物原料按一定质量比（3:1）~
研磨混匀，过80 100目筛得混合材料粉末；将混合材料粉末放入模具中，制的得到成型的直~
径为0.5 2 cm，高度为1 1.5 cm的生物质负载矿物复合体；
~ ~
将生物质负载矿物复合体置于以氢气为还原气氛，氮气为保护气的氛围中，控制气体流速为200-500 mL/min，升温速率为10-60 ℃/min，500℃焙烧2h。自然降温，厌氧环境中研磨成细粉保存。
分别称量0.05 g蔗渣生物炭（Z-Z）/秸秆生物炭（J-Z）负载热活化含铁矿物复合材料置于50 ml离心管中，设置重金属的浓度梯度为30、50、150、250、350、450 mg/L,用1 mol/L氢氧化钠和30 %的硝酸溶液来调节pH值至6左右，将离心管放入恒温摇床中反应24 h，温度设定为30 ℃，转速为170 r/min。反应24h后，分别取1mL溶液进行离心，取上清液于离心管中。
运用二苯碳酰二肼（DPCI）法测量溶液中的铬离子含量，用BCO法测定溶液中的铜离子含量。
结果表明，在Cr（VI）浓度为50mg/L时，两种复合材料对对重金属去除率相当，分别为84 %和
82.3 %，在Cu（II）浓度为50 mg/L时，蔗渣生物炭负载热活化含铁矿物复合材料和秸秆生物炭负载热活化含铁矿物复合材料的去除率分别为69.4 %和95.7 %。秸秆生物炭（J-Z）/蔗渣生物炭（Z-Z）负载热活化含铁矿物复合材料对Cr（VI）和Cu（II）的去除作用，随着时间的推移吸附量呈现增加趋势；随着初始浓度的增加，两种复合材料对重金属离子Cr（VI）和Cu（II）的吸附容量都呈现增加的趋势。
分别称量0.05 g蔗渣生物炭（Z-Z）/秸秆生物炭（J-Z）负载热活化含铁矿物复合材料置于50mL离心管中，量取15 mL去离子水加入至离心管中，将材料和水充分混匀后，用pH计测量溶液初始pH值,并用1 mol/L氢氧化钠和30 %的硝酸溶液调节溶液pH值,梯度设定为4、5、
6、7、8。待体系pH值稳定后，分别加入5mL相应pH值的铜溶液和铬溶液，将离心管放入恒温摇床中反应24h，温度设定为30 ℃，转速为170 r/min。反应完成后，分别取1mL溶液进行离心，取上清液于离心管中。采用二苯碳酰二肼（DPCI）法测量溶液中的Cr（VI）含量，用BCO法测定溶液中的铜离子含量。
将农业废弃稻谷秸秆和甘蔗洗净，80 ℃干燥处理48 h，得到含水量为10 11 %的生物~
质，将矿物原料进行初步破碎，生物质的破碎粒径1 3 cm，选用的含铁矿物为针铁矿，破碎~
粒径为0.5 1 cm，然后将生物质和矿物原料按3:1研磨混匀，过80 100目筛得混合材料粉~ ~
末；将混合材料粉末放入模具中，制的得到成型的直径为0.5 2 cm，高度为1 1.5 cm的生物~ ~
质负载矿物复合体；将生物质负载矿物复合体置于以氢气为还原气氛，氮气为保护气的氛围中，控制气体流速为200-500 mL/min，升温速率为10-60 ℃/min，500℃焙烧2h。自然降温，厌氧环境中研磨成细粉即得到生物炭负载热活化含铁矿物复合材料。
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