纳米零价铁-生物炭复合材料、制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115991995A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310152476.6(22)申请日2023.02.10(71)申请人中国科学院生态环境研究中心地址100085北京市海淀区双清路18号(72)发明人蔡亚岐牛红云李莉(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021专利代理师樊晓(51)Int.Cl.C09K17/02(2006.01)B09C1/08(2006.01)B01J20/30(2006.01)B01J20/20(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图6页(54)发明名称纳米零价铁-生物炭复合材料、制备方法及应用(57)摘要本发明提供了一种纳米零价铁‑生物炭复合材料、制备方法及应用，其中制备方法包括：将含碳废物进行粉碎，过筛，得到碳源；将碳源与有机铁盐和有机配体混合，得到混合物，混合物在惰性气氛下进行炭化得到纳米零价铁‑生物炭复合材料；其中，含碳废物包括厨余垃圾、农林废弃物、畜禽粪便中至少一种；有机配体包括乙二胺四乙酸二钠、聚氨基丙烯酸、尿素中任意一种。本发明还提供了一种修复有机污染物土壤的方法，包括：将纳米零价铁‑生物炭复合材料加入至湿润的含有机污染物土壤中，并转移至密闭容器内混合均匀反应后，将复合材料从土壤中分离后，通过磁分离技术回收纳米零价铁‑生物炭复合材料，经有机溶剂洗涤、干燥后重复使用。CN115991995ACN115991995A权利要求书1/2页1.一种制备纳米零价铁‑生物炭复合材料的方法，包括：将含碳废物进行粉碎，过筛，得到碳源；将所述碳源与有机铁盐和有机配体混合，得到混合物，所述混合物在惰性气氛下进行炭化得到纳米零价铁‑生物炭复合材料；其中，所述含碳废物包括厨余垃圾、农林废弃物、畜禽粪便中至少一种；所述有机配体包括乙二胺四乙酸二钠、聚氨基丙烯酸、尿素中任意一种。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机铁盐包括以下至少一种：醋酸亚铁、草酸亚铁、柠檬酸亚铁、乙酰丙酮铁、二茂铁；所述碳源与所述有机铁盐和有机配体总质量比为10∶1‑10∶5；所述有机铁盐与有机配体的质量比为3∶1‑1∶1。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合物在惰性气氛下进行炭化包括：炭化的温度为700‑1000℃；炭化时间为0.5‑5h；惰性气体包括氮气。4.一种纳米零价铁‑生物炭复合材料，所述纳米零价铁‑生物炭复合材料采用权利要求1‑3中任意一项所述的方法制得。5.一种纳米零价铁‑生物炭复合材料修复有机污染物土壤的方法，包括：将权利要求4所述的纳米零价铁‑生物炭复合材料加入至湿润的含有机污染物土壤中并转移至密闭容器内，混合均匀后得到第一混合物；所述第一混合物在第一温度下，反应第一预设时间后，得到第二混合物；向所述第二混合物中加入第一体积的水，以便所述第二混合物中的纳米零价铁‑生物炭复合材料与土壤分离，所述纳米零价铁‑生物炭复合材料漂浮在溶液中并收集所述溶液；或通过筛分分离法将所述第二混合物中的纳米零价铁‑生物炭复合材料与土壤分离；将收集的所述溶液置于磁场中，通过磁分离技术回收所述溶液中的纳米零价铁‑生物炭复合材料；或将筛分分离的纳米零价铁‑生物炭复合材料置于磁场下，以便将所述纳米零价铁‑生物炭复合材料与密度相近的土壤分离，回收纳米零价铁‑生物炭复合材料；将回收的纳米零价铁‑生物炭复合材料经有机溶剂洗涤、干燥后重复使用。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纳米零价铁‑生物炭复合材料与所述含有机污染物土壤的质量比为1‑12.5wt％；所述湿润的含有机物土壤中的含水量为有机污染物土壤的0.5‑1倍；所述第一体积的水为有机污染物土壤质量的1.5‑3倍。7.根据权利要求5所述的方法，其中：所述第一温度为25‑80℃；第一预设时间为0.5h‑30天。8.根据权利要求5所述的方法，其中：所述纳米零价铁‑生物炭复合材料的粒径为100nm‑1μm；生物炭的粒径为100nm‑1μm；纳米零价铁的粒径为5‑10nm；所述纳米零价铁‑生物炭复合材料的密度小于水的密度。2CN115991995A权利要求书2/2页9.根据权利要求5所述的方法，其中：有机污染物包括一氯酚、二氯酚、一氯代甲醇、一氯代苯乙醇、五氯酚、三氯酚中至少一种；所述有机污染土壤的浓度为0.2‑200mg/kg。10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述有机污染物土壤包括以下至少一种情况的有机污染物土壤：有机污染物土壤pH值为2～14；水体积与土壤质量比为0％‑100％V/g；土壤温度为25‑75℃；以及有氧、缺氧或富氧的土壤环境中。3CN115991995A说明书1/10页纳米零价铁‑生物炭复合材料、制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及环境修复技术领域，具体涉及一