[发明专利]钯铁生物碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

钯铁生物碳复合材料及其制备方法和应用,由0.1wt.%的Pd、16.67 wt.%的Fe和83.32 wt.%的生物碳组成，其中Pd和Fe组成的Pd/Fe复合材料为球状纳米颗粒，分散于片状生物碳表面和边缘；Pd/Fe复合材料的颗粒直径为50~100纳米；生物碳尺寸不大于150微米。该材料同时具有吸附和降解功能，对水中氯代有机物能高效去除，并且彻底去除降解产物。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种纳米Pd/Fe-生物碳复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

氯代有机物是一种持久性且难以生物降解的有毒污染物，例如氯苯和氯代烃物质。这些污染物在工业中经常被作为洗涤剂、润滑剂以及染料、农药合成的中间体被使用，因此该类污染物广泛出现于工业污染场地的土壤和地下水环境中，将对环境和人群产生较大的生态和健康危害，因此急需有效的修复技术对其处理。纳米钯铁(Pd/Fe)双金属材料能够高效去除地下水中氯代有机物，但是存在纳米颗粒容易产生团聚而导致活性降低的缺点，并且氯代有机物的降解过程会产生脱氯产物，可能产生次生环境污染，因此需要一种环境友好型材料与纳米Pd/Fe形成复合材料，一方面能增强Pd/Fe纳米颗粒的分散性，同时对氯代有机物和降解产物具有吸附作用，进而增强污染物的去除效果，降低修复材料的使用成本，使其能够在地下水氯代有机物的修复中被高效利用。

发明内容

解决的技术问题：针对地下水中氯代有机物难以被去除，且还原降解过程中可能产生副产物污染环境，本发明提供一种钯铁生物碳复合材料及其制备方法和应用，该材料同时具有吸附和降解功能，对水中氯代有机物能高效去除，并且彻底去除降解产物。

技术方案：一种钯铁生物碳复合材料，其特征在于由0.1wt.％的Pd、16.67wt.％的Fe和83.32wt.％的生物碳组成，其中Pd和Fe组成的Pd/Fe复合材料为球状纳米颗粒，分散于片状生物碳表面和边缘；Pd/Fe复合材料的颗粒直径为50～100纳米；生物碳尺寸不大于150微米。

生物碳来源于生物质原料，所述生物质原料为玉米秸秆(CS)或水稻壳(RH)。

所述钯铁生物碳复合材料的制备方法，步骤为：1)生物碳的制备：厌氧条件下热解生物质原料，升温至设定温度500或700℃，使其碳化得到生物碳材料；2)钯铁生物碳复合材料的制备：将步骤(1)制得的生物碳材料与FeSO₄溶液混合振荡，使铁离子充分吸附于生物碳上，其中生物碳材料与FeSO₄的质量比为(0.1-5):5，在搅拌和厌氧条件下，利用KBH₄滴定化学还原FeSO₄方法制备零价铁-生物碳复合材料，再分别用去离子水和无水乙醇洗涤零价铁-生物碳颗粒去除杂质，将零价铁-生物碳复合材料浸入醋酸钯溶液，使钯在零价铁表面被还原形成纳米双金属钯铁材料，最终得到钯铁生物碳复合材料。

优选的，步骤1)所述升温速率为5℃/min，达到设定温度后保温时间为6小时。

优选的，步骤2)所述搅拌速度为2000rpm。

优选的，上述FeSO₄与KBH₄的摩尔比为1:5。

优选的，上述生物碳与FeSO₄质量比为0.1:5、1:5或5:5。

上述钯铁生物碳复合材料在制备用于处理水中氯代有机物化学制品中的应用。