一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭、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CN113173608A(43)申请公布日2021.07.27(21)申请号202110425002.5B01J20/28(2006.01)(22)申请日2021.04.20B01J20/30(2006.01)C02F101/22(2006.01)(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区湖塘镇滆湖中路21号(72)发明人周四海王利平蒋善庆张亚楠康旭栋(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人刘秋彤梅洪玉(51)Int.Cl.C02F1/00(2006.01)C02F1/28(2006.01)B01J20/20(2006.01)B01J20/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭、制备方法及其应用(57)摘要一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭、制备方法及其应用，属于环境功能材料与生物质资源化利用领域。包括以下步骤：将水稻秸秆烘干研磨过筛，在真空管式炉中高温煅烧得到水稻秸秆生物炭BC。将粒径为3000目的微米零价铁(mZVI)和BC按质量比例1:0.25～4混合后放入不锈钢真空球磨罐中，放入不锈钢球磨球，加盖固定，抽真空30min后密封，球磨装置运行0.5～2h后得到负载微米零价铁的生物炭材料mZVI‑BC。本发明工艺简单，制备原料具有来源稳定、成本低廉等优点，能高效快速去除水体中高浓度六价铬，同时为水稻秸秆的资源化利用提供了新途径。CN113173608ACN113173608A权利要求书1/1页1.一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将水稻秸秆用去离子水洗涤，在90±10℃的烘箱中干燥8～12h，将其剪成直径1～2mm碎片，研磨并过100目筛后得到水稻秸秆粉末；(2)将步骤(1)的水稻秸秆粉末放入管式炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率升温至500～600℃，并在该温度下持续煅烧1～2h，之后冷却至室温，得水稻秸秆生物炭BC；(3)取步骤(2)中BC与3000目的mZVI按质量比例1:0.25～4混合后置于不锈钢真空球磨罐中，同时向球磨罐中按球料比50:1加入不锈钢球，直径为15mm、5mm、3mm不锈钢球的质量比为2:5:3；球磨罐加盖固定，抽真空30min后密封；将球磨罐置于球磨机中固定，设置转速为400～500rpm/min，球磨时间为0.5～2h，得到mZVI‑BC。2.一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭，其特征在于，所述的负载微米零价铁生物炭是用权利要求1所述制备方法制得的。3.一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭的应用，其特征在于，所述的负载微米零价铁生物炭是用权利要求1所述制备方法制得的，所述的负载微米零价铁生物炭用于去除水中高浓度六价铬。2CN113173608A说明书1/3页一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭、制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于环境功能材料与生物质资源化利用领域，具体涉及一种用于去除高浓度六价铬的负载微米零价铁生物炭的制备方法及其应用。背景技术[0002]在环境中，铬主要以六价铬(Cr(VI))和毒性较小的三价铬(Cr(III))氧化态存在，与Cr(III)相比，Cr(VI)对公共健康和环境危害更大。电镀，皮革鞣制，染色和木材防腐等行业都会产生Cr(VI)，将含有的Cr(VI)工业废物排放到河流和地表水中会严重污染人类的饮用水，对人体神经系统，肝脏和大脑造成严重的健康问题。因此，推广更为高效、无二次污染的方法来去除水体中的Cr(VI)成为了人们所关注的。[0003]近年来，已采用离子交换，光催化，膜，吸附，电化学沉淀，化学还原和萃取等技术去除水中的Cr(VI)。但单一去除技术并不能高效去除Cr(VI)。例如许多研究报道了生物炭(BC)作为吸附剂去除Cr(VI)，虽然材料制备简单，成本低，但去除量较低，还有研究报道使用微米零价铁(mZVI)还原Cr(VI)的方法，然而mZVI会在反应时会发生团聚和钝化效应，极大降低了去除效率。但吸附与还原相结合是一种在受污染的环境中对Cr(VI)有效技术。BC的比表面积高，孔隙发达，且表面官能团丰富，用来负载mZVI颗粒可以有效的将其分散到体系中，避免反应时的团聚和钝化效应。此外，BC具有一定的石墨结构，可以增强反应时mZVI的电子传递。[0004]因而，本发明采用在生物炭上负载mZVI以提升对Cr(VI)的去除量。而负载零价铁方式包括液相还原法、碳热还原法、球磨法。前两种负载零价铁的方法成本较高，制备条件复杂。本发明采用在真空氛围下球磨，通过连续的机械球磨过程不仅极大降低了成本，操作简单。而且有效减小BC和mZVI的粒径，比