一种生物炭负载改性纳米零价铁材料的制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115948169A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211487461.7B09C1/08(2006.01)(22)申请日2022.11.24(71)申请人生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心地址100020北京市朝阳区北苑路28号鸿炜亿家大厦12层申请人中国环境科学研究院(72)发明人杨宾李仁友陈继云王艳立邢世春徐向阳梁田(74)专利代理机构北京精金石知识产权代理有限公司11470专利代理师杨佩佩(51)Int.Cl.C09K17/40(2006.01)B09C1/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种生物炭负载改性纳米零价铁材料的制备方法及应用(57)摘要本发明涉及一种生物炭负载改性纳米零价铁材料的制备方法及应用，涉及土壤修复技术领域。所述的生物炭负载改性纳米零价铁材料是一种负载阳离子型十六烷基三甲基溴化铵改性零价纳米铁的生物炭材料，通过十六烷基三甲基溴化铵和含铁溶液浸渍生物炭，然后用KBH4溶液还原得到。本发明的材料可以修复被重金属污染的土壤，尤其是被铅、砷污染的土壤，添加量为土壤质量的1‑5％。所述的生物炭负载改性纳米零价铁材料制备过程简单，条件温和，修复后土壤中重金属去除率高，对土壤的修复效果好，具有较重要的现实意义。CN115948169ACN115948169A权利要求书1/1页1.一种生物炭负载改性纳米零价铁材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将生物质粉碎，洗涤干燥后在氮气氛围下热解，冷却至室温，得到生物炭；(2)将十六烷基三甲基溴化铵溶于乙醇和去离子水混合液中，吹入氮气并搅拌均匀，得到溶液1；(3)在氮气保护下，将FeSO4·7H2O和生物炭依次加入到溶液1中，并持续搅拌，得到溶液2；(4)向溶液2中滴加KBH4溶液，在通入氮气的条件下持续搅拌，离心分离出复合物；(5)用无水乙醇洗涤复合物，真空干燥，得到所述的生物炭负载改性纳米零价铁材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的生物炭为玉米秸秆、木屑、稻壳或核桃壳；优选玉米秸秆。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的热解在热解炉中进行，具体操作为：先将热解炉升温至450‑500℃，然后将粉碎的生物质置于热解炉中以3‑4℃/min的升温速率至700‑750℃进行热解。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的十六烷基三甲基溴化铵与乙醇和去离子水混合液的质量体积比为2‑4g：200mL；所述乙醇和去离子水的体积比为1:4。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述FeSO4·7H2O的摩尔浓度为0.2mol/L；所述的FeSO4·7H2O和生物炭的质量比为4‑6:1；优选为5:1。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的持续搅拌为在加入FeSO4·7H2O和生物炭时都进行搅拌，其中加入FeSO4·7H2O的搅拌时间为25‑30min；加入生物炭的搅拌时间为60‑70min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的KBH4溶液的摩尔浓度为0.43mol/L；所述的KBH4溶液的添加量为100mL；所述的KBH4溶液的滴加速度为4‑6mL/min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述的真空干燥温度为60℃，干燥时间为24‑36h。9.一种由权利要求1‑8任一项所述的制备方法制备得到的生物炭负载改性纳米零价铁材料。10.根据权利要求9所述的生物炭负载改性纳米零价铁材料在受铅砷复合污染土壤中的应用，其特征在于：所述的生物炭负载改性纳米零价铁材料的施用量为土壤质量的1‑5％。2CN115948169A说明书1/5页一种生物炭负载改性纳米零价铁材料的制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种生物炭负载改性纳米零价铁材料的制备方法及应用。背景技术[0002]土壤是自然环境的重要组成部分，是地球生态系统物质、能量交换与循环的重要场所。但近年来随着社会工业发展，我国土壤环境呈现出的总体状况不容乐观，部分地区土壤污染尤为严重，相关调查显示土壤污染物以无机型为主。这表明土壤重金属污染已成为中国最严重的环境问题之一，重金属含量超标阻碍了城市建设和经济发展，也给居民自身健康带来极大威胁。[0003]重金属铅和砷都具有累积性、隐蔽性、持久性及强烈的生物毒性，均属于被世界卫生组织列为的优先控制污染物，同时铅砷含量超标也会给农产品质量安全带来较大威胁。因此实现铅砷复合污染土壤的安全利用，成为一个急需解决的难题。[0004]目前常用的铅砷复合污染土壤修复药剂多