杨树锯末生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113477217A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110841563.3(22)申请日2021.07.26(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人张吉宇何芳王仲鹏兖泽龙方洁茹(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/28(2006.01)C02F1/28(2006.01)C02F1/72(2006.01)B01J20/30(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称杨树锯末生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备及其应用(57)摘要本发明涉及杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法以及其与过硫酸钠组成吸附降解体系用于修复水中四环素（TC）污染的方法。本发明形成的复合材料活化过硫酸钠体系可以高效吸附水中TC并活化过硫酸钠产生硫酸根自由基、羟基自由基等活性物质，实现TC的氧化去除。所述复合材料对水体及污染物浓度没有要求，pH适用范围广；利用杨树生物炭的大比表面积，更有利于吸附TC以及分散纳米零价铁，提高后续材料的降解修复效率；所述复合材料制备所需原材料成本低廉，环境友好、制备过程简便适用于对水体抗生素污染的修复。CN113477217ACN113477217A权利要求书1/1页1.一种杨树锯末生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）材料预处理：杨树锯末经过清洗、干燥并粉碎后置于热解反应容器中；（2）杨树锯末生物炭的制备：马弗炉内部设置为限氧环境，进行高温炭化一段时间，冷却至室温，研磨过筛后，得到杨树锯末生物炭；（3）杨树锯末生物炭负载纳米零价铁：称取一定量的铁盐溶于一定体积去离子水中，待铁盐溶解后转移至1000ml三颈烧瓶，将（2）中制备的杨树锯末生物炭加入溶液中，持续通入氮气并通过搅拌器搅拌1h，排出氧气的同时使生物炭与溶液混合均匀。2.在搅拌下，向混合溶液中以5ml/min滴加新配制的NaBH4溶液，待滴加完成后陈化1h，真空过滤分离出黑色颗粒，再用脱氧去离子水，无水乙醇分别洗涤三遍烘干。3.得到杨树锯末生物炭负载铁纳米颗粒。4.根据权利要求1所述的杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的热解温度为500‑700℃，热解时间为1‑2h，升温速率为10℃•min‑1。5.根据权利要求1所述的杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的生物炭烘干后研磨并过100目筛。6.根据权利要求1所述的杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的铁盐为FeSO4·7H2O溶于250ml去离子水中。7.根据权利要求1所述的杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的铁盐和杨树锯末生物炭的质量比为5:3。8.根据权利要求1所述的杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的NaBH4溶液体积为250ml与铁盐质量比为2:5。9.根据权利要求1所述的杨树锯末生物炭负载纳米零价铁的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的烘干使用80℃真空干燥12h。2CN113477217A说明书1/4页杨树锯末生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备及其应用技术领域[0001]本发明涉及属于水处理技术领域，具体涉及一种杨树锯末生物炭负载零价铁用于修复水中的TC污染。背景技术[0002]近年来，抗生素作为一种新兴污染物，对人体健康和生态系统构成了严重威胁．水体中抗生素的长期存在严重影响了环境生态系统的平衡，抗药细菌的产生降低了抗生素的药效，导致生态系统紊乱．其中，四环素是一种典型的抗生素，其使用量长期居于抗生素的前列，因此去除水体中的四环素成为了公众普遍关注的环境问题。[0003]•‑近年来，基于硫酸根（SO4）（E0=2.5‑3.1V）的高级氧化法（AOPs）被认为是降解城市污水和地下水中抗生素的有效方法。廉价无毒的过渡金属铁因其对环境友好、反应速率高而被广泛应用于过硫酸根的活化。近年来，人们利用零价铁（ZVI），特别是纳米ZVI，通过连续的电子转移来维持Fe2+的来源，以提高PS的活化效率。这是因为ZVI（特别是纳米ZVI）具有粒径小、比表面积大、反应活性强等优点。但纳米零价铁易团聚，影响反应的持续性。[0004]因而为解决上述问题，多采用生物炭作为载体，负载纳米零价铁。生物炭（BC）是一种丰富而廉价的材料，具有高比表面积和多孔结构，被用来支撑和改善纳米材料。生物炭表面还含有丰富的含氧官能团，包括羟基（‑OH）和羧基（‑COOH）。这些官能团能够激活过硫酸盐和纳米零价铁。此外，BC具有较大的比表面积和良好的离子交换能力，能吸附多种重金属