[发明专利]球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将玉米秸秆洗至水澄清后，烘干，粉碎，过筛，得到粉碎后玉米秸秆；将所述粉碎后玉米秸秆于60～80℃烘干12～24小时，再于300～700℃限氧裂解2～4h，用蒸馏水反复清洗至pH为中性，再将于60～80℃下烘干12～24小时，得到生物炭；将生物炭与铁粉混合，在氮气或惰性气体环境下球磨6～48h，得到球磨零价铁生物炭复合材料。本发明所制的球磨零价铁生物炭复合材料具有吸附效率高、稳定性较好，制备条件简单，无污染，有磁性可重复利用等优点。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体来说涉及一种球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

在天然环境中六价铬和三价铬是稳定存在的，六价铬的毒性远高于三价铬，六价铬通常是可溶、易迁移的，且以含氧阴离子形式(CrO₄^2-，HCrO₄^-和Cr₂O₇^2-)存在，具有很高的生物毒性，可引起急性中毒，同时也包括致癌致突变的作用。铬污染常出现在这些工业排放的废水中，且易对空气、土壤造成严重污染。自上个世纪50年代起，随着我国铬盐企业的大量发展，生产过程中排放出大量的铬渣，直至80年代国际社会普遍意识到铬的危害，国家逐渐关闭40多家铬盐企业，但是却遗留了600多万吨的铬渣，因为技术和资金的限制并未得到很好的无害化处理，且铬渣在堆放过程中极易造成周边土壤污染。我国为防止铬的危害，也规定了生活饮水中六价铬的水平应低于0.05mg/L，在工业废水排放标准中六价铬更是被列为第一类污染物，其排放水平必须控制在0.5mg/L以内。相反，三价铬以Cr(OH)₃或有机配体的形式存在，迁移性不强，它甚至被认为是无毒的，并且是人体营养必需的微量金属元素(尤其是葡萄糖代谢)。所以将Cr(VI)转化成Cr(III) 来减少毒性是非常必要的。

近年来已经成功地进行了几次制备零价铁生物炭复合材料的尝试。一种经典的方法是通过还原被生物炭吸附的铁离子或亚铁离子，在生物炭的孔隙和表面产生零价铁。然而，这种技术在批量生产中存在严重缺陷，因为它需要额外的程序来分离和除去硼酸盐等副产物并产生大量废水。另一种技术是碳热还原，包括用铁盐浸渍生物炭，然后在氮气条件下于600-800℃加热混合物以生成零价铁生物炭复合材料。这种方法需要复杂和昂贵的条件和设备，并且在某种程度上仅限于实验室规模的研究。上述所有方法都不可避免地导致化学品污染，仅限于实验室应用。

发明内容

为了解决现有零价铁生物炭复合材料制备方法的不足，本发明的目的在于提供一种球磨零价铁生物炭复合材料的制备方法，该制备方法成本低，制备条件简单，同时避免了化学药剂的污染。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的球磨零价铁生物炭复合材料。

本发明的另一目的是提供上述球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的方法。

本发明的另一目的是提供上述球磨零价铁生物炭复合材料在去除水中六价铬中的应用。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种球磨零价铁生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)玉米秸秆的预处理

将玉米秸秆洗至水澄清后，烘干，粉碎，过筛，得到粉碎后玉米秸秆；

在所述步骤1)中，所述烘干的温度为60～80℃，所述烘干的时间为至少24小时。

在所述步骤1)中，所述过筛的目数为100～200目。

2)玉米秸秆生物炭的制备及处理