[发明专利]水生植物制备富铁生物炭的方法

说明书

本发明公开了一种水生植物制备富铁生物炭的方法，本发明采用水培方式培育作物，并为作物提供铁源，通过作物将铁元素吸收至作物的各个器官，再经过分段烧结及激光处理得到，从根本上解决了传统工艺中制备铁碳复合物铁易脱落的问题，而且不会涉及铁分散不均匀、易团聚的问题，激光处理的富铁生物炭中原子呈规则排布，有效提高了富铁生物炭的反应活性，制得的富铁生物炭，不仅零价纳米铁的负载量显著提高，而且生物炭材料的比表面积显著增强，对环境修复能力相应有所提高。

技术领域

本发明属于环境制备技术领域，具体涉及一种水生植物制备富铁生物炭的方法。

背景技术

自工业化以来，日益严重的粮食危机、环境污染和气候变暖等问题逐渐成为制约世界上各个国家和地区经济、社会和生态环境可持续发展的“瓶颈”。如何化解这些危机，成为各国政府和科学家们共同关注的焦点。生物炭的研究和应用就是在这种背景下应运而生的，并且受到国内外学者们广泛的关注。

近年来，生物炭在各个领域展现出更为广泛的应用前景。主要包括：农业领域、环境领域、气候变化。当然，生物炭的功能和潜在应用价值主要还是取决于生物炭本身的性质，不同的生物炭来源以及不同的制备条件得到的生物炭的物理化学性质差异性很大，进而影响其在工农业生产、环境和生态保护方面的应用价值。

生物质的资源化利用一直以来都是环境化工领域的热门话题。生物质作为大自然中的可再生资源，具有来源广泛和绿色环保的优点，利用生物质等清洁可再生能源，对于建立可持续发展的能源体系，促进社会和经济的发展以及改善生态环境具有重大意义。

与陆地生物质相比，水生植物受天气等自然因素的影响较小，而且不用占据稀缺的陆地资源，特别是生长环境使得多数水生植物本身已有丰富的孔隙结构支撑其呼吸作用，在制备高性能生物炭材料方面具有明显的优势。

纳米铁鉴于其比表面积大，反应活性高的优势，在环境修复领域有着广泛的应用前景，因此将碳铁复合制备生物炭也是近几年研究的热点。

但因铁存在在空气中易被氧化，形成钝化层使活性降低；本身粒度小容易团聚，导致比表面积降低、反应速率下降；以及铁盐与生物质复合，再进一步烧结得到的铁碳复合物，在使用过程中，铁易脱落导致使用效率下降等一系列问题，导致大多数研究仅限于实验室研究阶段，在实际应用中存在着许多问题需要进一步探索。

鉴于上述原因，亟需研究一种零价纳米铁负载效果好的生物炭。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，研究出一种水生植物制备富铁生物炭的方法，本发明采用水培方式培育作物，并为作物提供铁源，通过作物将铁元素吸收至作物的各个器官，再经过分段烧结及激光处理得到，从根本上解决了传统工艺中制备铁碳复合物铁易脱落的问题，而且不会涉及铁分散不均匀、易团聚的问题，激光处理的富铁生物炭中原子呈规则排布，有效提高了富铁生物炭的反应活性，制得的富铁生物炭，不仅零价纳米铁的负载量显著提高，而且生物炭材料的比表面积显著增强，对环境修复能力相应有所提高，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供了一种水生植物制备富铁生物炭的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，培养作物；

步骤2，利用步骤1的作物制备富铁生物炭。

其中，在步骤1中，所述作物为水生植物，优选射干。

其中，在步骤1中，优选将作物在培养液中进行无土栽培培养，所述培养液的制备方法包括将无机盐类化合物混合。

其中，步骤2包括以下步骤：

步骤2-1，对步骤1的作物进行预处理；

步骤2-2，对预处理的作物烧结；