[发明专利]一种生物炭负载铁基纳米改性材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种修复地下水Cr（Ⅵ）污染的生物炭负载铁基纳米改性材料，其特征在于，所述改性材料以生物炭为载体，负载有改性的铁基纳米材料；所述改性的铁基纳米材料的改性剂为醋酸、柠檬酸钠、连二亚硫酸钠和硫化钠的混合物进行改性；

所述改性材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将生物质烘干，粉碎后过筛，得到生物质粉末物质A；

（2）将粉末物质A加入到铁盐溶液中，搅拌浸渍后，经真空抽滤，干燥，得到浸渍铁盐的生物质粉末物质B；

（3）将物质B，在持续通氮气或其他惰性气体条件下对生物质进行热解炭化，制得生物炭负载纳米铁基材料物质C；

（4）将物质C加入到改性剂中进行改性，真空过滤后进行洗涤、干燥，即可得到生物炭负载铁基纳米改性材料；

步骤（4）中，所述改性剂为：醋酸、柠檬酸钠、连二亚硫酸钠和硫化钠的混合水溶液；所述溶液中，醋酸的加入量为0.1~0.6ml/L，柠檬酸钠的浓度为1~15mg/L，硫化钠和连二亚硫酸钠摩尔比为1-2:1，溶液中总的硫含量为0.5~2mmol/L。

2.如权利要求1所述的生物炭负载铁基纳米改性材料，其特征在于，所述生物炭由玉米秸秆、小麦秸秆、稻壳、橘子皮和木屑中的至少一种制得。

3.如权利要求1所述的生物炭负载铁基纳米改性材料，其特征在于，所述改性的铁基纳米材料包括零价铁，还包括单质硫、硫化亚铁和硫化铁中的任一种或多种。

4.如权利要求1所述的生物炭负载铁基纳米改性材料，其特征在于，所述改性的铁基纳米材料中铁与载体生物炭的质量比为40~50mg/g。

5.如权利要求1-4任一所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将生物质烘干，粉碎后过筛，得到生物质粉末物质A；

（2）将粉末物质A加入到铁盐溶液中，搅拌浸渍后，经真空抽滤，干燥，得到浸渍铁盐的生物质粉末物质B；

（3）将物质B，在持续通氮气或其他惰性气体条件下对生物质进行热解炭化，制得生物炭负载纳米铁基材料物质C；

（4）将物质C加入到改性剂中进行改性，真空过滤后进行洗涤、干燥，即可得到生物炭负载铁基纳米改性材料；

步骤（4）中，所述改性剂为：醋酸、柠檬酸钠、连二亚硫酸钠和硫化钠的混合水溶液；所述溶液中，醋酸的加入量为0.1~0.6ml/L，柠檬酸钠的浓度为1~15mg/L，硫化钠和连二亚硫酸钠摩尔比为1-2:1，溶液中总的硫含量为0.5~2mmol/L。

6.如权利要求5所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述生物质粉末的粒径≤100目；步骤（2）中，所述干燥的条件为烘箱45-105℃干燥12~24小时。

7.如权利要求5所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述铁盐溶液由六水合氯化铁、硫酸亚铁和硝酸铁中的至少一种加水配置而成，铁盐溶液中铁含量为10~34mmol/L。

8.如权利要求5所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，生物质粉末与铁盐溶液混合的固液比（g/ml）为0.02~0.05：1。

9.如权利要求5所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热解炭化的条件为：以5-10℃/min的速率升温，加热至600~900℃，保温2-4h，然后自然冷却至室温。

10.如权利要求5所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述生物炭负载铁基纳米材料与改性剂的固液比（g/ml）为0.002~0.006：1。

11.如权利要求5所述的生物炭负载铁基纳米改性材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述干燥条件为真空冷冻干燥8~16小时，所述洗涤的条件为去离子水冲洗2~3遍。