[发明专利]一种磁性Fe3

说明书

本发明涉及含Cr废水治理技术领域，为解决现有传统热解法制备磁性生物炭材料存在的缺陷，公开一种磁性Fe₃O₄/生物炭吸附剂，将FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O分散到有机溶剂中，加入生物炭、碱液，混合后置于微波环境中反应，反应后洗涤产物、干燥得磁性Fe₃O₄/生物炭吸附剂。本发明的磁性Fe₃O₄/生物炭吸附剂在化学共沉淀法制备磁性粒子中引入特定的微波环境，使得磁性粒子快速生成并原位负载到生物炭表面，既避免或者降低了副产物三氧化二铁的产生，而且实现了通过磁性粒子和微波对生物炭的二次改性，丰富了生物炭表面的官能团结构，对水体中Cr的脱除性能得到明显的提升。

技术领域

本发明涉及含Cr废水治理技术领域，具体涉及一种磁性Fe₃O₄/生物炭吸附剂及应用。

背景技术

水中铬污染是目前急需解决的环境问题。铬在水体中有三价(Cr(III))和六价(Cr(III)) 两种存在形态。Cr(VI)的毒性是Cr(III)的300倍，且Cr(VI)难降解、易在体内富集，是一种公认的强致癌物质。工业废水排放前有必要进行一定的处理去除其中的Cr(VI)。目前处理含铬废水的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、膜过滤法和吸附法等。吸附法具有处理效率高、操作简单和吸附剂易获取等优点，是处理含铬废水的一种常用方法，常用的吸附剂有沸石、羟基磷灰石、粘土矿物、活性炭等。

生物炭是指废弃生物质如农林废弃物、城市垃圾以及动物粪便等在缺氧或微氧条件下高温热解制备的一类富含碳素的高度芳香化固体产物，具有比表面积大、孔隙发达、稳定性强等特点，被广泛应用于水体、土壤等的污染治理。但因生物炭制备过程中由于原材料本身特点及热解过程中所产生的一些副产物，导致生物炭的比表面积较小，孔隙结构及表面官能团的数目和种类较少，且由于生物炭表面主要是带有负电荷的官能团，对阴离子的吸附效果较差。为解决传统热解所得生物炭存在的问题，同时进一步强化其功能，需要采用改性方法活化生物炭表面性质，使其性质得到较好的改善。目前生物炭改性手段主要包括：生物炭表面负载、表面活性剂及官能团修饰、生物炭纳米复合材料制备等。

现有的研究表明，在生物炭上引入磁性粒子可以提升生物炭的使用性能。

如近期公开的中国专利CN111871374A，专利名称“一种磁性生物炭的制备方法及其应用”，将制备的生物炭和FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O与氢氧化钠反应为生物炭赋磁，通过二次热解并洗涤得到磁性生物炭材料，可以用于土壤中砷、镉、铅等的脱除。但是发明人研究发现，通过这种传统方法制备的磁性生物炭的性能提升并不明显，尤其是对水体中Cr的脱除。发明人认为，这可能是因为，一方面传统热解大制备的生物炭表面官能团的数目和种类较少，再者四氧化三铁磁性粒子掺杂副产物三氧化二铁而影响了生物炭的形貌所致。

发明内容

为解决现有传统热解法制备磁性生物炭材料存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种磁性Fe₃O₄/生物炭吸附剂，通过改进传统热解法制备磁性生物炭材料的过程，使制备的磁性 Fe₃O₄/生物炭具有丰富的表面官能团，而且避免或者尽量消除了副产物三氧化二铁的产生。

本发明的另一目的在于提供上述磁性Fe₃O₄/生物炭吸附剂在脱除水体中铬的应用。

本发明提供如下的技术方案：