一种利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115532225A(43)申请公布日2022.12.30(21)申请号202211186474.0B01J20/30(2006.01)(22)申请日2022.09.26C02F101/20(2006.01)C02F101/30(2006.01)(71)申请人中山大学C02F101/38(2006.01)地址510275广东省广州市新港西路135号(72)发明人赵楠杨再宽刘坤源印梓勤章卫华王诗忠汤叶涛仇荣亮(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师陈静(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/28(2006.01)B01J20/02(2006.01)C02F1/28(2006.01)C02F1/70(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称一种利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法及其应用，属于固体废物资源化技术领域。本发明的利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法，包括以下步骤：将生物质原料和铁前体混合，在惰性气氛中煅烧，冷却，研磨，即成；所述铁前体为废弃土壤，所述废弃土壤中Fe元素占40％‑50％，S元素占4％‑5％，Zn元素占0.3％‑0.5％，Mn元素占0.05％‑0.1％。本发明以农业废弃物为生物质原料，通过与富铁的废弃土壤充分混合，在高温下煅烧制得零价铁负载生物炭复合材料，该材料制备简单且稳定性好，对重金属和抗生素溶液具有很高的去除效率，且可高效同步去除铜离子和四环素/土霉素的复合污染。CN115532225ACN115532225A权利要求书1/1页1.一种利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质原料和铁前体混合，在惰性气氛中煅烧，冷却，研磨，即成；所述铁前体为废弃土壤，所述废弃土壤中Fe元素占40％‑50％，S元素占4％‑5％，Zn元素占0.3％‑0.5％，Mn元素占0.05％‑0.1％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质原料与所述铁前体的质量比为1：(1‑3)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质原料为秸秆、榴莲壳、芒草和稻壳中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为500℃‑900℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合前，将所述生物质原料和所述铁前体分别研磨，过筛，在溶剂中搅拌，干燥。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为12h‑24h。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃土壤的pH值为2‑3。8.权利要求1‑7任一项权利要求所述的方法制得的零价铁负载生物炭复合材料。9.权利要求8所述零价铁负载生物炭复合材料在去除重金属和/或有机污染物中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述有机污染物包括四环素和土霉素。2CN115532225A说明书1/8页一种利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法及其应用技术领域[0001]本发明属于固体废物资源化技术领域，具体涉及一种利用废土作为铁源制备零价铁负载生物炭的方法及其应用。背景技术[0002]生物炭是近些年来的研究热点之一。生物炭是由生物质在无氧或有限氧气的条件下通过热解过程制备，热解温度一般为300‑700℃，是一种多孔、稳定和富碳的固体材料。生产生物炭的原料成本低且来源广泛，主要是城市垃圾和一些行业产生的固体废物，如水稻秸秆、榴莲壳和餐厨垃圾等，因此将生物质转化为生物炭作为吸附剂是一种固碳减排、保护环境和实现资源化的途径。生物炭具有成本效益高、适用范围广和环境友好等特点，目前在生物炭方面的应用研究主要集中于土壤、水体、农药、重金属和抗生素方面，在农业、资源与环境领域有着广阔的应用前景。[0003]生物炭具有巨大的应用潜力，但也存在一些不足，比如生物炭表面的不均匀会减少表面的一些潜在活性位点，从而降低生物炭的吸附能力，在一定程度上限制了生物炭的应用，同时不同的生物炭前驱体类型对生物炭的性能也具有较大影响。许多研究致力于通过对生物炭改性来增强其吸附能力，生物炭改性可以改善其表面性质，如表面积、孔容、亲水/疏水性能和表面电荷等，能够提高表面的含氧官能团，使其能有效与污染物进行特定结合，比如氢键、π‑π电子供体‑受体相互作用以及共价结合等，从而优化和提高生物炭的实际应用。目前通常采用酸或碱处理、氧化与金属改性、负载纳米颗粒等方法对生物炭改性。[0004]现有技术中，Wu等利用赤泥与水稻秸秆进行共裂解在高温条件下制备得到了具有Fe3O4、Fe2O3和FeO(OH)