一种铁掺杂的碳基纳米复合材料制备及砷修复应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115845802A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211657155.3C02F1/28(2023.01)(22)申请日2022.12.22C02F1/72(2023.01)C02F101/10(2006.01)(71)申请人伊犁师范大学C02F101/20(2006.01)地址835000新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州伊宁市解放西路448号(72)发明人李雪玲金前王春巧李东育陈晓露郭子轩包建红(74)专利代理机构北京达友众邦知识产权代理事务所(普通合伙)11904专利代理师宋佳伟(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/28(2006.01)B01J20/30(2006.01)B01J20/34(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种铁掺杂的碳基纳米复合材料制备及砷修复应用(57)摘要本发明公开了一种铁掺杂的碳基复合材料制备及砷修复应用，属于复合材料制备领域，涉及水污染治理技术领域。该铁掺杂的碳基复合材料的制备方法如下：取一定量的农业生物质进行粉碎过筛处理，与饱和的铁盐溶液进行长时间浸泡后干燥，在惰性气体下阶梯式热解得到铁掺杂的碳基复合材料。本发明利用回收的农业废弃物，得到的铁掺杂的碳基复合材料是一种具有磁性的、可重复使用的低成本吸附材料，有效地去除水体中三价砷。CN115845802ACN115845802A权利要求书1/1页1.一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：步骤1：农业废弃生物质材料前处理：将农业废弃生物质清洗、干燥、破碎、过筛；步骤2：生物质铁盐处理：将粉末状生物质在饱和铁盐溶液中浸泡，其中生物质质量(g)和饱和铁盐体积(mL)的比例为1：1至1：3，并进行搅拌；步骤3：铁盐处理的生物质处理：将铁盐浸泡的生物质干燥；步骤4：铁掺杂的碳基复合材料制备：将步骤3的干燥的铁盐浸泡的生物质干燥进行阶梯式温控无氧热解碳化，获得产品冷却、清洗、干燥和研磨过筛，获得铁掺杂的碳基复合材料。2.如权利要求1所述的一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，步骤1破碎后过60目筛。3.如权利要求1所述的一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，步骤2铁盐种类包括三氯化铁、硫酸铁及其亚铁等，优选三氯化铁。4.如权利要求1所述的一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，步骤2铁盐饱和溶液,溶液酸碱度调整为4.2，添加过量的铁盐进入去离子水中。5.如权利要求1所述的一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，步骤2铁盐浸泡时间为6小时，期间没隔0.5小时搅拌1分钟。6.如权利要求1所述的一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，步骤4为三阶段的阶梯式温控热解，在管式炉中进行，管式炉进气气流速度为50‑100mL/min，首先，以10℃/min加热到300℃，并停留1h；随后，以5℃/min加热到500℃，停留2h；最后，以5℃/min加热到600℃，并停留1h。7.如权利要求1所述的一种铁掺杂的碳基复合材料的制备方法，步骤4中制备的产品用去离子水清洗到pH稳定，烘干后研磨过100目筛。8.根据权利要求1‑7制备的铁掺杂的碳基复合材料去除水体中三价砷的方法，其包括以下步骤：(1).将铁掺杂的碳基复合材料和三价砷污染的水按质量(g)和体积(L)比为1进行吸附去除应用。(2).污染的水的三价砷浓度设置为5、10、15和20mg/L，溶液pH为7.0，进行铁掺杂的碳基复合材料对三价砷动力学吸附性能的测试。(3).三价砷污染的水的pH设置为4.0、7.0和9.0，进行铁掺杂的碳基复合材料对三价砷吸附等温线的测试。(4).每次铁掺杂的碳基复合材料去除三价砷使用后，用稀盐酸进行解吸附，在将铁掺杂的碳基复合材料用去离子水清洗干燥，进行下一次三价砷去除应用。2CN115845802A说明书1/4页一种铁掺杂的碳基纳米复合材料制备及砷修复应用技术领域[0001]本发明为复合材料制备领域，涉及水污染治理技术领域。背景技术[0002]重金属离子对动植物和人类的潜在危害，土壤污染一直是世界关注的问题。三价砷是毒性最高的重金属元素之一，其对人类的高毒性和致癌性，已造成许多环境问题。人为活动造成，如采矿、工业污染物排放和含砷农药的使用，水土中砷污染正在持续加剧和扩散。无机砷的主要形式是As(III)和As(V)，但是在农田还原性的水土系统中，毒性较高的As(III)含量具有较大优势。因此，迫切需要能够从水土中去除As(III)的有效措施。[0003]近年来，已经开发了各种砷污染修复技术，例如克土，电化学、酸洗、植物修复和农业管理措施。但是这些技术，由于各种限制，并不适合农田水土重金属污染的治理修复。农业生物质资源在农业生产中被大量