[发明专利]一种蒙脱土-花生壳复合生物炭材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种蒙脱土‑花生壳复合生物炭材料及其制备方法和应用，该材料原料包括：花生壳和蒙脱土，花生壳和蒙脱土的质量比为20:1～10。其制备方法包括以下步骤：(1)将花生壳洗净后烘干，然后粉碎，得到花生壳粉末；(2)将蒙脱土粉末加入超纯水中超声，制成蒙脱土悬浊液；(3)将花生壳粉末加入蒙脱土悬浊液中，搅拌、烘干，得到烘干的蒙脱土‑花生壳材料；(4)将烘干的蒙脱土‑花生壳材料放入管式炉中碳化，整个过程通入N₂，得到蒙脱土‑花生壳炭化材料；(5)将蒙脱土‑花生壳炭化材料用超纯水洗涤数次去除灰分，随后烘干、粉碎，即可得该复合生物炭材料。该材料对去除环境内莠去津和烟嘧磺隆的效果显著。

技术领域

本发明涉及复合生物炭材料技术领域，更具体的说是涉及一种蒙脱土-花生壳复合生物炭材料及其制备方法与应用。

背景技术

生物炭是指生物质原料在缺氧或绝氧的条件下经高温热解产生的一类稳定的、高度芳香化的碳质材料。研究表明，生物炭比表面积大、稳定性高、吸附能力强，不仅为农林废弃物资源化提供了一条新途径，不仅有利于固定大气碳素、增汇减排，缓解气候变化，还能改善土壤肥力，促进农作物增产，因此生物炭被广泛应用于生态修复、农业和环保领域。

花生壳是一种很容易大量获得的廉价工农业生物质废弃物。除少部分花生壳作为粗饲料外，大量的花生壳被当作燃料或是废弃物处置，造成极大的资源浪费。

有学者将花生壳或花生壳生物质基作为吸附材料用于废水处理中，但由于其对污染物吸附的选择性单一、吸附容量小、吸附效果一般，实际推广应用很少。

蒙脱土具有独特的层状结构，使其具备良好的吸附性能、膨胀性和离子交换性能。蒙脱土广泛应用于高分子材料中，作为高分子聚合材料的添加剂，提高抗疲劳、抗冲击、气体阻隔性和稳定性，同时改善材料加工性能。蒙脱土的物理化学性质有电负性、吸附性、离子交换性、膨胀性以及胶体流变性能等，这些性质决定了蒙脱土矿物所具有的一系列独特的性能和应用。

同时，莠去津和烟嘧磺隆是我国目前应用较为广泛的玉米田除草剂，但同时具有长残效，易对作物造成药害。美国国家环境保护局将莠去津列为一种可能的内分泌干扰物，会影响中枢神经、内分泌和免疫系统。

因此，研发一种修复效果显著、制备工艺简单、成本低廉的修复材料去除环境中残留药害的莠去津和烟嘧磺隆显得尤为重要。

发明内容

针对现有生物炭对污染物吸附的选择性单一、吸附效果一般的问题，本发明旨在提供一种蒙脱土-花生壳复合生物炭材料及其制备方法与应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蒙脱土-花生壳复合生物炭材料，其原料包括：花生壳和蒙脱土，所述花生壳和所述蒙脱土的质量比为20:1～10。

采用上述技术方案的有益效果：两种材料复合提高了单一吸附剂的吸附效果，降低了修复成本。

蒙脱土系蒙皂石粘土，属于2:l型层状硅铝酸盐，它的晶体结构基于Si-O四面体(SiO，T)和Al-O八面体(Al(OH)，O)的整齐排列，每个单元晶胞由两个Si-O四面体和一个Al-O八面体组成，层间和T-O-T层通过静电和氢键作用结合在一起。Si-O四面体片系由处于同一平面的Si-O四面体的三个顶点氧原子与相邻Si-O四面体共用而连结成一系列近似六元环网格的硅氧片，Al-O八面体片系以铝为中心原子，并与彼此顶点相对的四面体片的四个顶点氧原子处于同一平面的两个羟基构成六配位的Al-O八面体，八面体彼此借O或者OH与相邻八面体中心原子配位相连组成Al-O八面体片。四面体中有少量的Si被A1置换，八面体中有少量的Al被Mg置换，使晶体层间产生永久性负电荷。T和O两个单元以T-O-T的组成形式出现，在两层T-O-T中间充满着游离的多个水分子和可交换的阳离子，以及一些可溶性物质。

优选的，在上述蒙脱土-花生壳复合生物炭材料中，所述花生壳和所述蒙脱土的质量比为20:5。