[发明专利]一种复合水凝胶-改性生物炭材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种复合水凝胶‑改性生物炭材料及其制备方法与应用，制备方法包括：S1：准备生物炭材料，通过柠檬酸钠对生物炭材料进行改性，得到柠檬酸钠改性生物炭材料；S2：分别准备羧甲基纤维素溶液和L‑胱氨酸二甲酯二盐酸盐溶液；S3：将步骤S1得到的柠檬酸钠改性生物炭材料均匀分散于步骤S2中的羧甲基纤维素溶液中得到混合液；S4：向步骤S3得到的混合液中加入催化剂并搅拌以充分活化整个反应体系；S5：将L‑胱氨酸二甲酯二盐酸盐溶液加入到反应体系中，并搅拌以使整个反应体系均匀的交联，得到复合水凝胶‑改性生物炭材料。本发明提出的复合水凝胶‑改性生物炭材料及其制备方法与应用，可以广泛适用于重金属废水处理，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及废水中重金属污染控制领域，尤其涉及一种复合水凝胶-改性生物炭材料及其制备方法与对废水中多种阳离子重金属的处理。

背景技术

目前，工业废水等排放引起的重金属污染废水常见于多类工业，其造成的环境问题日益严重。当下针对重金属污染废水处理的常规方法主要包括电化学、沉淀法以及生物法等，然而一些处理方法面临操作复杂、处理费用过高以及可能造成二次污染等问题。因此，开发对多种重金属废水具有高效去除能力的环境友好型处理手段具有重要意义。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种复合水凝胶-改性生物炭材料及其制备方法与应用，可以广泛适用于重金属废水处理，应用前景广阔。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一个实施例公开了一种复合水凝胶-改性生物炭材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备生物炭材料，通过柠檬酸钠对生物炭材料进行改性，得到柠檬酸钠改性生物炭材料；

S2：分别准备羧甲基纤维素溶液和L-胱氨酸二甲酯二盐酸盐溶液；

S3：将步骤S1得到的柠檬酸钠改性生物炭材料均匀分散于步骤S2中的羧甲基纤维素溶液中得到混合液；

S4：向步骤S3得到的混合液中加入催化剂并搅拌以充分活化整个反应体系；

S5：将L-胱氨酸二甲酯二盐酸盐溶液加入到反应体系中，并搅拌以使整个反应体系均匀的交联，得到复合水凝胶-改性生物炭材料。

进一步地，步骤S1具体包括：粉碎秸秆，并将粉碎后的秸秆浸渍在柠檬酸钠溶液中，再将浸渍在柠檬酸钠溶液中的粉碎后的秸秆一并放置于500～600℃下热解处理2～3h，冷却后得到柠檬酸钠改性生物炭材料。

进一步地，步骤S1还包括：将柠檬酸钠改性生物炭材料粉碎、研磨，过100目筛以备用。

进一步地，步骤S2中准备的羧甲基纤维素溶液的浓度控制为0.5～5wt％，L-胱氨酸二甲酯二盐酸盐溶液的浓度控制为0.1～0.5wt％。

进一步地，步骤S3具体包括：将预定量的柠檬酸钠改性生物炭材料投入到持续搅拌的羧甲基纤维素溶液中，并持续搅拌预定时间以使得柠檬酸钠改性生物炭材料均匀分散于羧甲基纤维素溶液中。

进一步地，步骤S3中羧甲基纤维素溶液中的羧甲基纤维素与柠檬酸钠改性生物炭材料的投加质量比为(3～7)：2，在将柠檬酸钠改性生物炭材料加入到羧甲基纤维素溶液中后两者之间的混合均匀时间维持在0.5～1h，混合速度控制在600～800rpm。

进一步地，步骤S4中的催化剂为N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。