[发明专利]一种改性生物炭复合水凝胶、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种改性生物炭复合水凝胶，其特征在于：包括改性生物炭、5%的聚乙烯醇水溶液、中和的丙烯酸水溶液、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，其中改性生物炭：聚乙烯醇水溶液：中和的丙烯酸水溶液=（0.5-1.5）:20: 80，所述过硫酸铵质量为聚乙烯醇水溶液和丙烯酸水溶液质量和的0.05-0.07%，所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺质量为聚乙烯醇水溶液和丙烯酸水溶液质量和的0.03-0.05%。

2.根据权利要求1所述的改性生物炭复合水凝胶，其特征在于：改性生物炭：5%的聚乙烯醇水溶液：中和的丙烯酸水溶液=1:20:80，所述过硫酸铵质量为聚乙烯醇水溶液和丙烯酸水溶液质量和的0.06%，所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺质量为聚乙烯醇水溶液和丙烯酸水溶液质量和的0.04%。

3.一种如权利要求1或2任一项所述的改性生物炭复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤

第一步、将花生壳生物炭放入12 mol·L^-1的硝酸溶液中50-70℃加热搅，反应5-7h，用蒸馏水反复冲洗至中性，以去除多余的氧化剂和水溶性化合物；随后，将样品在110℃的烘箱中烘干，得到改性生物炭，磨碎并过0.15mm筛密封保存备用；

第二步、将聚乙烯醇加入去离子水中，于水浴90-100℃加热下溶解得5%的聚乙烯醇水溶液；

第三步、将丙烯酸与去离子水按照体积比1：5进行混合，用5 mol·L^-1氢氧化钾中和至pH为7-8得中和的丙烯酸水溶液；

第四步、按比例称取改性生物炭、5%聚乙烯醇溶液和中和的丙烯酸溶液，加入过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀后将烧杯置于可控温式水浴磁力搅拌器中，加入转子，在60-70℃温度条件下以250-350r·min^-1的转速反应5-7h制得改性生物炭复合水凝胶。

4.根据权利要求3所述的改性生物炭复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第一步中将花生壳生物炭放入12 mol·L^-1的硝酸溶液中60℃加热搅，反应6h，用蒸馏水反复冲洗至中性。

5.根据权利要求3所述的改性生物炭复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第二步中将聚乙烯醇加入去离子水中于水浴95℃加热下溶解。

6.根据权利要求3所述的改性生物炭复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第三步中用5 mol·L^-1氢氧化钾中和至pH为7.5得中和的丙烯酸水溶液。

7.根据权利要求3所述的改性生物炭复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第四步中在65℃温度条件下以300r·min^-1的转速反应6h制得改性生物炭复合水凝胶。

8.一种如权利要求1或2所述的改性生物炭复合水凝胶在烟草种植中的应用。

9.根据权利要求8所述的改性生物炭复合水凝胶在烟草种植中的应用，其特征在于：所述改性生物炭复合水凝胶在烟草种植中能够吸附并固定土壤中的镉离子，促进烟草生长。