一种LDH改性生物质炭材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114307944A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111624656.7(22)申请日2021.12.28(71)申请人盐城工学院地址224051江苏省盐城市亭湖区希望大道1号(72)发明人严金龙张徐碘张开元全桂香王慧王明(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人杨文晰(51)Int.Cl.B01J20/08(2006.01)B01J20/20(2006.01)B01J20/30(2006.01)C02F1/28(2006.01)C02F101/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种LDH改性生物质炭材料的制备方法及其应用(57)摘要本申请公开了一种LDH改性生物质炭材料的制备方法及其应用，该LDH改性生物炭制备方法为：首先将虾壳粉碎后放入马弗炉中煅烧，获得虾壳生物炭；然后将虾壳生物炭和二价金属氢氧化物、三价金属氢氧化物混合后球磨即获得颗粒直径100‑200nm的LDH改性生物炭；该LDH改性生物炭可以应用于去除水体中的砷离子，本申请方法反应时间短，只需4‑5h，同时反应过程使用试剂少，产品结构稳定，易于推广应用。CN114307944ACN114307944A权利要求书1/1页1.一种LDH改性生物质炭材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1）制备生物质炭将虾壳粉碎后放入马弗炉中煅烧，煅烧结束后过50‑100目筛，得到虾壳生物炭；所述煅烧是指：在限氧条件下，目标温度400‑700℃，升温速率为20℃/min；所述限氧条件条件是指氧气含量＜200ppm；2）LDH改性生物炭的制备将步骤1）获得的虾壳生物炭和二价金属氢氧化物、三价金属氢氧化物置于行星式球磨机中球磨4‑6h，球磨结束后，即获得颗粒直径100‑200nm的LDH改性生物炭；所述二价金属氢氧化物包括氢氧化镁、氢氧化锌中的一种或两种；所述三价金属氢氧化物包括氢氧化铁、氢氧化铝中的一种或两种。2.根据权利要求1所述LDH改性生物质炭材料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述球磨是指，球与物料质量比为90‑100：1；球磨转速300‑500rpm。3.根据权利要求1所述LDH改性生物质炭材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，二价金属氢氧化物与三价氢氧化物的摩尔比为1‑3：1。4.如权利要求1‑3任一方法获得的LDH改性生物质炭材料在吸附水体砷中的应用。2CN114307944A说明书1/4页一种LDH改性生物质炭材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及污染物控制领域，特别是一种LDH改性生物质炭材料及其在吸附去除水体砷中的应用。背景技术[0002]砷作为国际癌症研究机构公认的一类致癌物质，砷对人体与植物的危害早就引起人们的关注，而且可导致人体皮肤、心肌、呼吸、消化、神经、造血以及免疫系统不同程度的损伤，严重时会引起细胞组织的癌变。当砷在水体、大气、土壤等含量超过定值，人和畜禽通过直接接触或间接通过水、大气和食物等途径进入到人体中，对人类健康造成危害。[0003][0004]生物炭是一种使用广泛且效果好的控制环境污染的吸附剂，比表面积高，孔状结构且孔隙度好，对特征污染物的吸附性能十分优秀，并且成本较低，应用研究十分广泛。在农业领域，生物炭的应用十分广泛，生物炭可以作为土壤的修复改良，不仅能够帮助农作植物的生长，还能提高土壤的持水能力，有利于土壤的质量提升，生物炭对土壤中的有害重金属有一定降低作用，能够缓解土壤中的重金属污染问题。但生物质炭由于其自身性质，对污染物吸附去除效率低于活性炭，为了提高其吸附性能，许多学者对生物质炭进行改性，常用的改性方法有酸处理、碱处理、过硫酸盐活化、金属改性等，在众多的改性方法中，层状双氢氧化物(Layereddoublehydroxides,LDH)改性生物质炭备受关注。[0005]LDH具有层状结构，主要组成为金属阳离子、阴离子以及层间水离子。通常由两种或三种不同的金属元素组成金属氢氧化物，由于具有层状结构、高孔隙率、高比表面积和层间阴离子迁移率的特点。LDHs也是一种性能优良、应用广泛的污水处理吸附剂，可用于去除各种污染物(如硝酸盐、磷酸盐、放射性核素、重金属、有机污染物)。但反应过程中堆积致密和浸出率高的问题阻碍了LDHs的发展，限制了其作为吸附剂和催化剂的应用。[0006]目前，合成LDH‑BC复合材料的方法包括水热法和共沉淀法，其中共沉淀法又可进一步分为热解后法和热解前法。[0007]热解后法，即先将生物质在氮气保护下，经过干热解制得生物质炭，随后将生物质炭悬浮在去离子水中，然后将金属溶液和碱性溶液同时滴入，将混合金属溶液与生物质炭的水溶液的pH值调整到10左右，这是共