[发明专利]一种载铁污泥生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种载铁污泥生物炭及其制备方法和应用。具体步骤为：将粉状污泥置于铁盐溶液中，然后将包含粉状污泥的硝酸铁溶液进行干燥处理；干燥处理后得到的混合物在厌氧条件下进行烧制，得到载铁污泥生物炭。采用高温裂解还原的方法，在制备生物炭的同时还原铁，使得制备的生物炭与零价铁充分结合，提高零价铁的负载效果，从而提高了材料对重金属的去除性能。可以有效的去除废水中的重金属，同时对土壤具有一定的改良作用。

技术领域

本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种载铁污泥生物炭及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

土壤是生态环境中不可或缺的重要组成部分，亦是人类生存发展所需的重要资源之一。随着社会现代化、工业化的快速发展，我国的土壤重金属污染问题越来越严重。根据环保部联合国土部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总超标率达到16.1％，其中耕地土壤点位超标率为19.4％，土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性及不可降解性，对人类健康及食品安全造成极大威胁。镉、铜是其中较为典型的重金属污染物。镉、铜通过多种途径进入环境，由于其较强的富集积累性，不仅影响土壤肥力及农产品质量，而且可通过食物链进入人体，影响健康。

生物炭是生物质在碳化过程中形成的固体物质。生物炭具有比表面积大、结构多孔、富含官能团等特点使得其可以作为吸附材料和载体材料，此外，生物炭作为土壤改良剂可以提高土壤肥力，同时有利于植物生长。但是目前研究发现，未改性的生物炭对镉铜等重金属的去除能力有限。纳米零价铁化学性质活泼，且具有较强的还原能力与吸附能力，对多种重金属有较好的去除效果。将生物炭作为载铁，负载高活性的纳米零价铁颗粒是一种有效去除重金属污染物的复合材料。

目前纳米零价铁常用的制备方法为液相还原法，即利用硼氢化钠的强还原作用将二价或三价铁离子还原成零价铁。但是此方法在制备生物炭负载型纳米零价铁时存在以下几个问题：1)零价铁大都附着在生物炭表面，很难高度分散；2)此方法需消耗大量硼氢化钠，经济效益较差，且方法不适用于材料的大量制备。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种载铁污泥生物炭及其制备方法和应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种载铁污泥生物炭的制备方法，具体步骤为：

将粉状污泥置于铁盐溶液中，然后将包含粉状污泥的硝酸铁溶液进行干燥处理；

干燥处理后得到的混合物在厌氧条件下进行烧制，得到载铁污泥生物炭。

污泥在铁盐溶液中进行浸泡，使铁离子充分的与污泥进行混合，然后经过烧制的过程，在厌氧的条件下，使铁离子还原得到零价铁，污泥高温裂解得到生物炭，零价铁进入到生物炭的内部，分散较为均匀。

在本发明的一些实施方式中，粉状污泥的制备方法为将湿污泥进行干燥粉碎后过筛得到粉状污泥。优选的，污泥进行干燥的温度为85-105℃，烘干时间18-24小时。污泥是一种含水率较高的物质，通过干燥的过程可以有效的去除污泥中的水分。

在本发明的一些实施方式中，粉状污泥过筛的目数为80-100目。

在本发明的一些实施方式中，铁盐溶液中的铁盐为硝酸铁或氯化铁、硫酸铁。

在本发明的一些实施方式中，粉状污泥在硝酸铁溶液中后进行超声处理，超声的时间为2-3h。超声处理的过程可以使铁离子进入到污泥中，提高铁离子在污泥均匀分布，有利于零价铁在生物炭微孔中分散。