一种富铁生物炭及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114797764A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202110114087.5(22)申请日2021.01.27(71)申请人中国环境科学研究院地址100012北京市朝阳区安外大羊坊8号院(72)发明人王雷席北斗张亚雷李彤彤崔东宇檀文炳王小书刘剑聪(74)专利代理机构北京康思博达知识产权代理事务所(普通合伙)11426专利代理师刘冬梅范国锋(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/30(2006.01)C02F1/28(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种富铁生物炭及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种富铁的生物炭，通过培养液将水生植物适应性培育，再向其中加入有金属元素铁的物质，水生植物将金属铁元素吸收，进而对其进行热解处理和激光扫射，得到富铁的生物炭材料，铁稳定负载于生物炭中。本发明制备生物炭的方法简单，成本低廉，操作便利，易于实施；其中包括铁与炭形成的铁碳化合物，更进一步改善其作为修复材料使用的可靠性和耐用性；更重要的是从水生植物的自身性质出发，将其制备成生物炭，将水生植物充分利用，既杜绝其二次污染，又具有一定的经济价值。CN114797764ACN114797764A权利要求书1/1页1.一种富铁生物炭，其特征在于，纳米零价铁均匀分散包覆于生物炭中。2.根据权利要求1所述的富铁生物炭，其特征在于，所述生物炭由水生植物栽培得到，所述水生植物包括挺水植物、浮叶植物，沉水植物、漂浮植物中的任意一种或多种，优选挺水植物，例如水莴笋、水贼草、芋、鸢尾等，更优选鸢尾。3.根据权利要求2所述的富铁生物炭，其特征在于，栽培方式优选无土栽培，优选Hoagland培养液作为培养液。4.一种富铁生物炭的制备方法，优选制备如权利要求1～3之一所述的富铁生物炭。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过培养液培育水生植物，将铁源化合物加入其中，经热解处理和激光扫射制得。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述铁源化合物包括无机铁盐、有机铁盐、螯合铁中的任意一种或多种，优选螯合铁，如Fe‑EDTA，Fe‑DTPA，Fe‑HEDTA，Fe‑EDDHA等。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述铁源化合物铁元素的浓度为200～600mg/mL。8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述水生植物的种植周期优选15天以上。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述热解温度为500～1200℃，热解时间为0.5～2.5小时。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述激光扫射包括红外激光器和/或紫外激光器进行扫射。2CN114797764A说明书1/6页一种富铁生物炭及其制备方法技术领域[0001]本发明属于环境制备技术领域，具体涉及一种富铁生物炭及其制备方法。背景技术[0002]如今，很多人已重视到生物炭对于污水治理甚至是环境污染治理的重要作用，而生物炭的来源也是多种多样的。我国年产农林业废弃物约14亿吨，其中仅玉米、水稻、小麦等大宗作物的秸秆产量就达到6.5亿吨，但其中秸秆还田量占比不足20％，而被浪费的资源量超过50％。秸秆庞大的数量，正是生物炭的理想来源，生物炭技术正契合了高效利用秸秆资源，减少面源污染的需要。除作物秸秆之外，还有畜禽粪便，采伐及加工剩余物，工业有机废弃物，育林剩余物，城市有机垃圾等都可以作为生物炭制备的有效生物质。[0003]然而，水生植物一直被大家所忽略。水生植物一般是指能够长期在水中或水分饱和土壤中正常生长的植物，由于长期生活在缺氧、弱光的环境中，经过漫长的生物进化选择，水生植物在本身的解剖结构上形成了特有形态。根、茎、叶形成完整发达的通气组织，保证器官和组织对氧气的需要；发达的根系组织，保证各营养物质的吸收等。这些通气组织的存在，有利于提高生物炭的多孔性，制作的活性炭具有较强的吸附效果。[0004]研究发现很多的水生植物不仅投资少、耗能少，并且都具有耐腐污、降污的作用，于是水生植物开始被人们重视起来并广泛应用于水生态修复。[0005]在生态修复的过程中，打捞上岸的水生植物通常被堆在岸边自然风干、腐败，并没有被进一步利用。而在此过程中，由于腐烂产生的残渣极易通过雨水径流回到水体中，造成二次污染。[0006]由于上述原因，亟需研究一种充分利用水生植物制备生物炭的方法。发明内容[0007]为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，研究出一种富铁的生物炭，通过培养液将水生植物适应性培育，再向其中加入有金属元素铁的物质，水生植物将金属铁元素吸收，进而对其进行热解处理和激光扫射，得到富铁的生物炭材料，铁稳定负载于生物炭中。本发明制备生物炭的方法简单，成本低