[发明专利]一种硫基插层水滑石修饰的生物炭基吸附材料、其制备和应用

权利要求书

1.一种硫基插层水滑石修饰的生物炭基吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将生物质原材料通过碱溶液浸渍后，置于非氧气氛下热解碳化制备得到活化的生物炭材料；

(2)将步骤(1)获得的活化的生物炭材料与金属盐和碱性缓冲液混合后进行水热反应，得到生物炭基水滑石材料；所述金属盐至少包括一种二价金属盐和一种三价金属盐；所述金属盐和碱性缓冲液为用于制备水滑石材料的金属盐和碱性缓冲液；

(3)将步骤(2)获得的生物炭基水滑石材料进行高温煅烧使得其层间阴离子以二氧化碳的形式移除，然后将其置于硫基插层溶液中，实现该水滑石层间阴离子向硫离子的插层置换，得到硫基插层水滑石修饰的生物炭基吸附材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括如下子步骤：

(1-1)将生物质粉末置于碱溶液中浸渍8～24小时，烘干；

(1-2)将步骤(1-1)浸渍并烘干的生物质粉末材料置于无氧气氛下400～700℃热解碳化1～3小时，得到生物炭材料；

(1-3)将步骤(1-2)热解碳化得到的生物炭材料进行清洗并烘干后，粉碎过筛，即得到所述活化的生物炭材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质原材料为秸秆、毛竹和稻壳中的一种或多种；所述碱溶液为提供碱性环境的水溶液；所述碱溶液的浓度为1～2mol/L，所述生物质材料的质量与所述碱溶液体积之比为1g：10～20mL。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碱性缓冲液包含碱、氟化物和有机成分，所述碱用于提供氢氧根离子，所述有机溶剂用于防止所述碱大量水解，控制氢氧根离子的释放速度；所述氟化物用于提供氟离子，以保证水滑石材料片层分离效果。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括如下子步骤：

(2-1)将步骤(1)获得的活化的生物炭材料与金属盐和碱性缓冲液混合搅拌0.5～2h；

(2-2)将步骤(2-1)混合搅拌得到的混合液置于水热反应釜中在120～200℃反应6～15小时，反应结束后冷却并固液分离，取固相洗涤至中性，烘干后过筛，得到生物炭基水滑石材料。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述高温煅烧为在400～550℃加热1～3小时。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述硫基插层溶液为浓度0.01～0.04mol/L的硫化物水溶液，所述硫化物为硫化钠和/或硫化钾。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括如下步骤：

(3-1)将步骤(2)获得的生物炭基水滑石材料在非氧气氛中于400～550℃加热1～3小时，得到热解后生物炭基水滑石材料；

(3-2)将步骤(3-1)得到的热解后生物炭基水滑石材料置于经过脱气处理的硫基插层溶液中，置于真空环境下室温搅拌8～24h；然后固液分离，取固相水洗至中性，粉碎过筛，得到硫基插层水滑石修饰的生物炭基吸附材料。

9.如权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的硫基插层水滑石修饰的生物炭基吸附材料。

10.如权利要求9所述的硫基插层水滑石修饰的生物炭基吸附材料的应用，其特征在于，用于重金属污染水体或土壤的多种金属协同吸附。