[发明专利]废弃碱蓬生物炭、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种废弃碱蓬生物炭、其制备方法及其应用，该应用包括将废弃碱蓬生物炭用于从环境水中去除苯甲酰脲类农药的方法，该方法包括：使用超纯水将废弃碱蓬洗涤后，于烘箱中60℃干燥2h，将干燥后的所述废弃碱蓬进行研磨、过100目筛后置于管式炉中，以氮气为保护气，采用高温碳化法制得碱蓬生物炭；将所述碱蓬生物炭分散于环境水中，充分涡旋振荡去除苯甲酰脲类农药，经高速离心使生物炭与溶液分离，得到的上清液为去除苯甲酰脲类农药后的所述环境水。本发明构筑的碱蓬生物炭，将其用于从环境水中去除苯甲酰脲类农药，方法成本低、快速且去除效率高。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及废弃碱蓬生物炭、其制备方法及其应用。

背景技术

苯甲酰脲类农药(BUs)是一类具有杀虫谱宽、杀虫率高和价格低廉等特点的高效杀虫剂，已广泛用于果蔬和农作物的病虫害防治。然而，BUs的广泛使用造成农田土壤及灌溉水污染，并由迁移作用转移至地下水、湖水和水生物等，影响人体健康和生态环境。目前，常用的农药去除技术主要包括吸附法、光化学降解法和微生物降解法等。其中，吸附法因为操作简单、吸附剂可重复使用且不产生副产物而被广泛应用，它主要是利用吸附剂大的比表面积或功能化的官能团与污染物通过静电、螯合和化学键等作用对污染物进行积累、浓缩而实现去除。

传统固相吸附剂材料包括天然吸附剂材料(沸石和粘土矿物材料等)、纳米氧化物(TiO₂和SiO₂等)、纳米零价铁和生物炭等。随着材料科学的发展，新型吸附剂材料不断涌现，如氧化石墨烯、金属有机骨架、共价有机骨架和二维过渡金属碳化物等，但无论是传统吸附剂还是新型吸附剂都存在成本高、吸附去除时间长、制备方法复杂和去除效果不佳等问题。此外，目前鲜有对环境水中的BUs进行去除的研究报道，且能够去除的农药种类和广度十分有限。

因此，如何提供一种利用新型吸附剂从环境水中去除BUs的方法，降低BUs的去除成本，同时提高苯甲酰脲类农药的去除效率，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的去除农药所用吸附剂存在成本高、耗时长、制备方法复杂和去除效果不佳等问题，且目前鲜有对环境水中的苯甲酰脲类农药去除的研究报道等技术问题。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种从环境水中去除苯甲酰脲类农药的方法，所述方法包括：采用超纯水将废弃碱蓬洗涤后，将洗涤后的所述废弃碱蓬于烘箱中60℃干燥2h，将干燥后的所述废弃碱蓬进行研磨、过100目筛后置于管式炉中，以氮气为保护气，采用高温碳化法制得碱蓬生物炭；所述高温碳化法的碳化温度为400℃-800℃，碳化时间为2-8h；将所述碱蓬生物炭分散于含有苯甲酰脲类农药的环境水中后，将所述环境水进行涡旋振荡，将涡旋振荡后的所述环境水进行高速离心，离心后得到的上清液为去除苯甲酰脲类农药后的所述环境水。

在第一方面中，所述高温碳化法的碳化温度为600℃，碳化时间为2h；所述将所述碱蓬生物炭分散于含有苯甲酰脲类农药的环境水中后，将所述环境水进行涡旋振荡包括：将3mg所述碱蓬生物炭分散于20mL含有苯甲酰脲类农药的环境水中，然后将所述环境水进行涡旋振荡2min；所述环境水中的所述苯甲酰脲类农药的浓度为5μg/mL；所述苯甲酰脲类农药至少包括下述中的一种：氟啶脲、虱螨脲、氯吡脲、除虫脲、氟幼脲或氟铃脲；所述将涡旋振荡后的所述环境水进行高速离心时，离心速度为10000rmp，离心时间为5min。

在第一方面中，还包括，采用高温碳化法制得碱蓬生物炭之后，将所述碱蓬生物炭分散于含有苯甲酰脲类农药的环境水中之前，对所述碱蓬生物炭进行硝酸改性，得到硝酸改性后的所述碱蓬生物炭，所述对所述碱蓬生物炭进行硝酸改性，得到硝酸改性后的所述碱蓬生物炭包括：将1g所述碱蓬生物炭加入到30mL 5mol/L硝酸溶液中混合均匀，得到混合物，将所述混合物置于100mL圆底烧瓶中加热至所述混合物沸腾6h，并回流冷凝，反应完成后，将所述混合物冷却至室温后进行抽滤，将抽滤后的所述混合物用蒸馏水反复洗涤后，于60℃真空干燥，得到经硝酸改性后的碱蓬生物炭。