[发明专利]一种改性瓯柑皮生物炭材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种改性瓯柑皮生物炭材料及其制备方法与应用。该制备方法包括：将瓯柑皮粉末置于FeCl₃水溶液中浸泡，持续加热搅拌，进行磁改性，改性结束后，从溶液中分离出固相，烘干，得到磁改性的瓯柑皮生物质；将磁改性的瓯柑皮生物质置于650～750℃下热解，得到改性瓯柑皮生物炭材料。本发明生物炭材料具有较大的比表面积、总孔体积、微孔体积和平均孔径，能够使铁均匀分布在生物炭上，静态实验中，去除率高达99.74％，最大吸附量为48.1mg/g；动态实验中，当铬浓度达到742.5mg/l，溶液PH为1.0，流速为1ml/min的前40min，去除率高达99.91％，最大吸附量高达83.3mg/g。

技术领域

本发明涉及农业资源利用技术领域，尤其涉及一种改性瓯柑皮生物炭材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着社会迅猛发展，社会经济效益得到极大提升，工业化进程不断加快，由此引起的污染问题也层出不穷；其中重金属的生产、制造、加工等行业也逐渐增多，日趋严重；由于重金属污染所具有的环境毒性，丰度和持久性，使得水生环境中的金属污染已引起全球关注。

重金属原义是指比重大于5的金属(密度大于4.5克每立方厘米的金属)，包括金、银、铜、铁、铅等。重金属污染与其他有机化合物的污染有所不同；不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的形式进行净化，使有害性降低或解除，而重金属具有富集性，很难在环境中降解。并且，重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒甚至死亡等，对人体会造成很大的危害。

铬是银白色金属，在自然界中主要形成铬铁矿。良好的电子层结构赋予了铬特殊的工业应用价值,它已在毛皮制革、电镀、染料、颜料、有机合成和轻工纺织等领域中得以广泛的应用。其污染主要来源于工业“三废”的排放。在工业生产中产生的铬渣如果不妥善堆放室内，而任由其在室外被雨雪淋洗，铬渣中的六价铬会被溶出进入河流、湖泊中甚至渗入地下水污染水源，从而会波及更严重的水环境污染。

目前在国内外运用比较多的含铬废水的治理方法包括：氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、离子交换法、氧化还原法、电解法、吸附法、微生物修复法、植物修复法。这几种方法均有优缺点，也均有局限性，如：二次污染、成本高、能源消耗大等。所以，为了提高处理效率，可将原材料进行改性和优化，或将几种方法联合使用，提高处理效率，提升六价铬的去除率。

生物炭能够吸附去除水体重金属、有机污染物以及其他污染物。生物炭高效去除污染物的重要因素是因为其较大的比表面积、多孔结构以及表面丰富的官能团。生物炭在处理重金属方面主要去除的重金属包括：铝(Al)、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、汞(Hg)、镍(Ni)、铀(U)以及锌(Zn)。