[发明专利]氧化镁-金属硫化物-生物质炭复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氧化镁‑金属硫化物‑生物质炭复合材料，其包括一价金属硫化物、氧化镁以及S和N共掺杂无定形炭。所述复合材料的制备方法包括：将农作物秸秆、水氯镁石、一价金属盐和氮源有机物于溶剂中搅拌溶解并加热使溶剂蒸发，获得混合材料；将所述混合材料与氢氧化钾研磨搅拌后置于反应炉中，在H₂S和N₂的混合气体气氛中进行恒温焙烧后冷却至室温，获得所述复合材料。本发明采用农作物秸秆和提钾工艺副产物水氯镁石为原料进行制备，实现了对其的资源化利用，有利于解决造成的资源浪费和环境污染问题。此外，所述复合材料为具有吸附‑光催化双功能的复合材料，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，具体涉及一种氧化镁-金属硫化物-生物质炭复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

农作物秸秆是农业生产的主要副产物，但目前秸秆的综合利用技术仍处在资源化产业规模小、经济性差、成本高的状态，进而造成了秸秆过剩情况，导致大量秸秆焚烧现象发生。由于农作物秸秆中含有氮、磷、钾、碳氢元素及有机硫等，经不完全燃烧会产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘，在阳光作用下还可能产生二次污染物臭氧等，并且田间焚烧秸秆将破坏生物系统的平衡，改变土壤的理化性能，加重土壤板结，使农作物的生长也受到影响。因此，加快农作物秸秆的资源化利用研究，以促进农作物秸秆的资源化利用，不仅能够显著地降低焚烧农作物秸秆带来的环境污染，而且能促进农作物秸秆综合利用持续发展。

中国西部盐湖的钾肥生产中的副产物老卤在滩田蓄积了大量的水氯镁石(MgCl₂·6H₂O)，其对盐湖资源的破坏与对环境的污染日益严重。排到湖区的老卤，除一部分沉淀结晶外(形成水氯镁石)，其绝大部分在储存过程中流失，通过渗漏的形式重新返回到盐湖的原生卤水中，长期下去必然造成水氯镁石越渗越多，使得盐湖中原卤水的化学组成失调，严重地危害盐湖资源的进一步开发，以及对盐湖生态环境造成严重破坏。

由于大量工业废水和生活污水未达标排放，以及广大农村地区大量使用化肥和农药等农用化学物质，使地面水受到了不同程度的污染。而水污染主要以有机物污染为主，有机污染物对人体具有较为重大的危害，它直接或间接的导致人体出现分泌系统紊乱、免疫系统失衡、基因突变等疾病。

吸附去除有机物主要是指利用固体吸附剂的物理和化学吸附性能，通过富集有机物至吸附剂中达到去除或降低水中有机物的过程。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，进而达到治理有机物的目的。

因此，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。目前，将农作物秸秆和提钾工艺副产物水氯镁石应用于开发吸附-光催化双功能复合材料以解决废水污染物方面还未有人涉及。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种氧化镁-金属硫化物-生物质炭复合材料及其制备方法和应用，以解决现有的农作物秸秆和盐湖提钾工艺副产物水氯镁石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氧化镁-金属硫化物-生物质炭复合材料，包括金属硫化物、氧化镁和生物质炭，其中，所述生物质炭为S和N 共掺杂无定形炭，所述金属硫化物为一价金属硫化物。

优选地，所述氧化镁-金属硫化物-生物质炭复合材料中，生物质炭的组分含量为70～90份，氧化镁的组分含量为5～25份，金属硫化物的组分含量为1～5份。

本发明的另一方面提供了一种如上所述的氧化镁-金属硫化物-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、水氯镁石、一价金属盐和氮源有机物于溶剂中溶解并搅拌混合，加热使溶剂蒸发，获得混合材料；