[发明专利]一种金属硫化物-氧化镁-改性生物质炭复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种金属硫化物‑氧化镁‑改性生物质炭复合材料，其包括无定形炭、氧化镁和二价金属硫化物，所述无定形炭为B和S共掺杂无定形炭。所述复合材料的制备方法包括：将生物质废弃物、硼酸、六水硝酸镁和二价金属盐于溶剂中溶解并搅拌混合，加热使溶剂蒸发，获得混合材料；将所述混合材料在Nsubgt;2/subgt;气氛中进行恒温焙烧后冷却至室温，制备获得所述金属硫化物‑氧化镁‑改性生物质炭复合材料。本发明采用的生物质废弃物为制糖工业废弃物，实现了制糖工业废弃物的资源化利用，有利于解决其导致资源浪费和环境污染问题，此外，所述复合材料能够吸附和光催化降解废水中的污染物分子，可应用于水体污染的治理。

技术领域

本发明属于环境材料技术领域，具体涉及一种金属硫化物-氧化镁-改性生物质炭复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

制糖工业是一个涉及面广、关联度高且影响力重大的产业，制糖企业在生产白砂糖的同时，也会产生大量的制糖副产物和废弃物，废弃物的不合理利用不仅是对自然资源的浪费，也会对环境和健康造成潜在威胁。大量的废弃物因无可靠、成熟、有效的利用方法，于是采取了了就地堆放处理，既占用土地，花费资金，又污染环境，制糖工业废弃物的处理已成为当前必不可少的重要举措。制糖工业废弃物的资源化利用研究是制糖产业可持续发展的迫切要求，也是工业废渣再利用可持续发展战略的要求。

近年来，随着经济和工业的快速发展，环境问题也变的日益严重，尤其是环境中的卤代芳香烃类、芳香族胺类、染料类等的污染引起了人们的广泛关注。研究表明，这些污染物具有强致突变、致癌性，严重影响着人类健康，且在环境中不易被降解消除而持久性存在。

吸附法在污水处理中发挥着重要作用。吸附法是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，与混合物分离。吸附法可以分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。物理吸附主要利用范德华力，吸附热较小，接近液化热，可逆，选择性较差，可以是单分子层或多分子层。和物理吸附相比较，化学吸附作用力靠氢键，释放出的热量大，单分子层，选择性强。交换吸附是溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。吸附材料按材质可以分为:无机吸附材料、有机吸附材料；根据吸附材料的来源可将其分为：天然吸附材料、合成吸附材料。目前，合成吸附材料因具有良好的吸附性能及广阔的来源，使其受到研究者的广泛关注。

光催化降解有机污染物技术，指的是当有机废水中存在半导体催化剂的时候，通过一定强度的光照射之后，能够对有机物进行降解，使其矿化为水或者是二氧化碳，进而达到治理有机物的目的。

开发吸附—光催化双功能的复合材料已成为当前的研究热点，更是当前治理复杂环境体系的迫切需要。现有技术对于以生物质废弃物为原料制备生物质炭并将其用于环境治理方面，主要通过利用生物质炭具有吸附性的特点从而吸附去除污染物分子，但所得的生物质炭不具有光催化降解的能力，因此在将生物质炭进行改性制备获得具有吸附-光催化双功能的复合材料方面还未有人涉及。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种金属硫化物—改性生物质炭复合材料及其制备方法和应用，通过利用生物质废弃物制备具有吸附-光催化双功能的复合材料从而解决现有的制糖工业废弃物的资源化利用以及水体污染治理问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种金属硫化物-氧化镁-改性生物质炭复合材料，包括无定形炭、氧化镁和金属硫化物，其中，所述无定形炭为B和S共掺杂无定形炭，所述金属硫化物为二价金属硫化物。

优选地，所述金属硫化物-氧化镁-改性生物质炭复合材料中，无定形炭的组分含量为70～90份，氧化镁的组分含量为5～20份，金属硫化物的组分含量为1～10份。

本发明的另一方面提供了一种如上所述的金属硫化物-氧化镁-改性生物质炭复合材料的制备方法，其包括：

步骤S10、将生物质废弃物、硼酸、六水硝酸镁和二价金属盐于溶剂中溶解并搅拌混合，加热使溶剂蒸发，获得混合材料；