[发明专利]一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的制备方法及其应用

说明书

一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的制备方法及其应用，涉及水处理技术领域。采用该制备方法制备得到的固载硫化亚铁和零价铁的生物炭用于吸附工业废水中的铅。方法：将玉米秸秆粉末与碳酸氢钠混合均匀后研磨，得到混合粉末A，在氮气环境下、加热并保温热解，得到玉米秸秆多孔生物炭，然后置于过硫酸铵‑硫酸溶液中浸泡，烘干，得到亲水玉米秸秆多孔生物炭，再加入到七水硫酸亚铁‑厌氧水溶液中，并在氮气条件下机械搅拌，加入绿茶提取液，继续搅拌，最后加入硫化钠溶液，得到同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭。一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的应用，用于吸附工业废水中的铅。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的制备方法及其应用。

背景技术

铅是一种广泛存在的金属元素，大量存在于电池制造、化妆品和造纸工业废水中，但即使在低浓度水平下，铅对人类也有长期的毒性影响，可引起一系列疾病，如神经衰弱和永久性脑损伤等。

吸附法由于其独特的低成本和高性能的优点，已成为一种很有前景的去除铅的方法。在这方面，大量吸附剂，如粘土矿物、金属氧化物、生物材料和多孔碳材料被用于从水中去除铅。在这些类型的吸附剂中，零价铁是一种理想的材料，具有良好的反应活性和环境相容性。最近开发了一种利用柠檬膏、薄荷和果树叶等植物提取物进行环保合成零价铁的绿色新工艺。同样，硫化亚铁也是一种成本效益高、环保的还原剂，其通过形成高稳定性的金属配合物来净化铅污染的水。此外，还有报道记载了硫化亚铁的硫化增强零价铁电子并控制零价铁的腐蚀速率，导致零价铁的反应活性增加，反应寿命延长。此外，为了提供足够的活性中心并且防止硫化亚铁和零价铁的团聚与氧化，选择用生物炭来负载硫化亚铁和零价铁，从而提高吸附剂的吸附能力。首先进行了活化，以实现具有高表面积的多孔生物炭，此外，最近有报道称，亲水处理增加了表面官能团的成分，特别是羧基(-COOH)，以提高生物炭对目标污染物的吸附性能。然而，迄今为止，很少有研究工作表明可以有效的用亲水性多孔生物炭负载硫化亚铁和零价铁用来去除铅。

发明内容

本发明提供一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的制备方法及其应用，采用该制备方法制备得到的固载硫化亚铁和零价铁的生物炭用于吸附工业废水中的铅。

一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的制备方法，按以下步骤完成：

一、将玉米秸秆粉末与碳酸氢钠混合均匀后研磨，得到混合粉末A；将混合粉末A在氮气环境下、以10℃/min的升温速率升温至780℃～820℃，并在780℃～820℃下热解110min～130min，得到玉米秸秆多孔生物炭；将玉米秸秆多孔生物炭置于50℃～70℃的过硫酸铵-硫酸溶液中浸泡22h～26h，然后烘干，得到亲水玉米秸秆多孔生物炭；所述玉米秸秆粉末与碳酸氢钠的质量比为(7～10):(7～10)，玉米秸秆多孔生物炭的质量与过硫酸铵-硫酸溶液的体积的比为(0.33g～0.67g):(20mL～40mL)，过硫酸铵-硫酸溶液中过硫酸铵的质量与硫酸溶液的体积的比为(18.26g～27.38g):(80mL～120mL)；

二、将亲水玉米秸秆多孔生物炭加入到七水硫酸亚铁-厌氧水溶液中，并在氮气条件下机械搅拌1h～3h，然后加入绿茶提取液，继续搅拌1h～3h，再加入硫化钠溶液，继续搅拌1h～3h，得到同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭；所述亲水玉米秸秆多孔生物炭的质量与七水硫酸亚铁-厌氧水溶液的体积的比为(0.12g～0.13g):(120mL～130mL)，亲水玉米秸秆多孔生物炭的质量与绿茶提取液的体积的比为(0.12g～0.13g):(80mL～120mL)，七水硫酸亚铁-厌氧水溶液中的亚铁离子与硫化钠溶液中硫离子的摩尔比为(0.23～0.27):(0.04～0.06)。

一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭的应用，所述一种同时固载硫化亚铁和零价铁的生物炭用于吸附工业废水中的铅。

本发明的有益效果：