[发明专利]一种接枝负载改性生物炭的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种接枝负载改性生物炭的制备方法及应用，涉及生物炭制备技术领域，该改性生物炭的制备方法包括以下步骤：(1)接枝：将甘蔗渣风干、研磨、过筛后热解，恒温保持后自然冷却，得到甘蔗渣生物炭；向甘蔗渣生物炭中加入NaOH和尿素的混合溶液，搅拌反应，再加入四氯化碳，搅拌反应，再加入亚硝酸钠溶液，搅拌反应，过滤得到固体；(2)负载：将步骤(1)得到的固体加入钛酸酯和乙醇的混合溶液中，搅拌反应，而后干燥，即得。该制备方法简单、高效，制备出的接枝负载改性生物炭可有效用于含重金属污水处理。

技术领域

本发明涉及生物炭制备技术领域，具体涉及一种接枝负载改性生物炭的制备方法及应用。

背景技术

重金属污染因来源广、毒性强、持久性长、不易降解、易生物富集等特点，受到人们广泛关注。重金属污染不仅对水体、耕地及农作物造成严重影响，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定。其主要来源于金属矿山的开采及冶炼、化学工业生产、化肥农药喷洒、污水灌溉、污泥浸出以及高地质背景值等。其中有色金属矿业采选、冶炼行业的废气沉降、农业废水灌溉，以及废渣类固体废料溶蚀扩散是重金属污染的主要途径。重金属得不到及时治理，通过食物链的不断累积，对生态环境和人体健康甚至生命安全构成极大的威胁。锑是一种重要的不可再生金属，作为“工业的味精”，广泛用于阻燃剂、蓄电池及铅合金、玻璃陶瓷、化学制品、催化剂等工业及军事领域。锑是元素周期表第5周期V主族元素，锑的化合物可与细胞中的巯基结合而降低酶活性，并对生物体造成毒害，其毒性与存在形态有很大的关系，大小顺序为Sb(Ⅲ)＞Sb(Ⅴ)＞有机锑。

目前针对水体中重金属污染治理的方法较多，包括沉淀法、离子交换法、膜分离法和吸附法等。沉淀法操作简单、应用广泛，但化学药剂成本较高，存在二次污染问题；离子交换法和膜分离法投资成本高，交换树脂和膜组件设计难等问题；吸附法利用多孔、大比表面积高吸附性能材料捕集水体中重金属，再使用脱附液，回收重金属并使吸附材料再生。生物质吸附法因原材料廉价易得、操作简便、无二次污染、反应时间短等特点，在重金属防治领域受到广泛关注。甘蔗渣是制糖产业常见副产物，含有丰富纤维素和木质素组成，具有绿色环保、价格低廉、来源广等优点，但原生甘蔗渣生物质材料吸附能力弱，难以满足复杂水体重金属的去除，因此，需对其进行强化改性，提高重金属吸附性能。

专利CN201910557377.X公开了一种铁、氮、钴共掺杂的二氧化钛/活性炭复合物、制备方法及作为光催化剂应用，该二氧化钛/活性炭复合物的制备方法具体包括：(1)将酞酸丁酯溶于无水乙醇，调节pH得到混合液A；(2)将硝酸铁、尿素及硝酸钴溶于混合液A中，得到混合液B；(3)将混合液B分散于活性炭内，得到负载物A；(4)将负载物A置于水蒸汽和无水乙醇蒸汽的气氛中，钛酸丁酯发生水解，得到负载物B以及(5)将负载物B洗涤、烘干、研磨、煅烧即得。专利CN201410206754.2公开了一种钒、氮共掺杂二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该制备方法具体包括将钛酸酯和乙醇混合并搅拌，将水洗烘干研磨后的活性炭加入钛酸酯溶液中，搅拌形成钛源；在去离子水中依次加入柠檬酸、尿素，搅拌作为氮源；在去离子水中加入草酸和偏钒酸铵，搅拌作为钒源；将氮源和钒源混合为水溶液；将上述水溶液逐滴加入到钛源中，搅拌、静置陈化烘干研磨、焙烧即得光催化剂。但上述两项专利中的材料主要针对亚甲基蓝、氮氧化物或活性蓝的降解，均未涉及到重金属的吸附应用方面。

针对现有技术中重金属污染问题严重，相关处理方式存在的成本高、二次污染等问题，亟需寻找一种简单、高效的处理重金属污染问题的材料及方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种接枝负载改性生物炭的制备方法及应用，本发明采用氢氧化钠、四氯化碳、亚硝酸钠和钛酸酯(钛酸四丁酯)进行接枝负载反应，大大提高了生物炭的物理吸附-化学络合能力，可有效用于含重金属污水处理，特别是Sb、As等去除效果最佳。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：