[发明专利]一种可固定砷的炭材料的制备及应用方法

权利要求书

1.一种炭材料的应用，其特征在于，所述炭材料的制备方法包括以下步骤：

S1：生物质预处理

选用木屑作为原材料，将木屑与碳酸钾以1:1的质量比混合，加水振荡培养4h，得到混合液，再将混合液进行烘干，得到混合物；

S2：生物质热解

将S1中得到的混合物加入热解装置进行热解，热解时充入氮气作为保护气体，热解温度500-900℃，热解时长2-3h，热解完成后得到经碳酸钾活化的生物质炭；

S3：三价砷固定

将含有三价砷的物质进行溶解，溶解后加入硫代硫酸钠、经碳酸钾活化的生物质炭和厌氧微生物Shewanella oneidensis MR-1，在密封环境进行厌氧培养，培养过程中伴随机械搅拌，在培养4h后经碳酸钾活化的生物质炭可对溶液中的三价砷进行固定；

所述应用为：将所述炭材料应用于固定砷；

所述步骤S3中所述三价砷的物质溶解后三价砷的浓度为7.5mgL^-1，硫代硫酸钠加入后的浓度为2mmolL^-1，所述经碳酸钾活化的生物质炭加入量为1g/L；

所述步骤S3中所述厌氧微生物Shewanella oneidensis MR-1的菌液浓度为100cFU/ml，厌氧微生物Shewanella oneidensis MR-1以菌液的形式加入，其加入量为10g/L；

所述步骤S1中的原材料可采用花生秸秆、大豆秸秆或花生秸秆与大豆秸秆任意重量比混合替代木屑，当原材料为花生秸秆、大豆秸秆或花生秸秆与大豆秸秆任意重量比混合热解温度为600-800℃；

将所述步骤S1中的木屑直接进行步骤S2的生物质热解，热解温度为600-1000℃，热解过程中采用氨气或二氧化碳为活化气体，完成热解得到经气体活化的生物质炭也可以有效固定三价砷；

将经碳酸钾活化的生物质炭、含硫物质和含砷废水混合除氧后，在厌氧条件下培养，使混合体系中的硫离子生成，随即经碳酸钾活化的生物质炭对砷产生固定作用，所述含硫物质包括亚硫酸盐、硫代硫酸盐、单质硫或硫离子；

在含有硫酸根且无钼酸根的含砷废水中，可将经碳酸钾活化的生物质炭直接施加在含砷废水中同时接种厌氧泥浆进行厌氧培养，随着硫酸盐的还原，砷可以被高效固定；

步骤S1中木屑与碳酸钾的混合方式为机械搅拌，搅拌速度为100-120r/min，搅拌时长为10-15min，所述振荡培养的温度为30-40℃，所述烘干采用蒸馏的方式脱去溶液中的水分，烘干后木屑平衡含水率为5-8％；

所述步骤S3中机械搅拌的速度为80-120r/min，步骤S1中木屑的粒度为2000-3900um；

所述步骤S1中的碳酸钾可采用氢氧化钠、氢氧化钾、氯化锌或氢氧化钠和氢氧化钾任意比例混合后产生的混合物代替。