[发明专利]一种强化复合生物材料的水体原位修复方法

说明书

本发明提供了一种强化复合生物材料的制备方法：取改性秸秆颗粒和改性MXene材料混合，得混合材料；将导电纳米蚕丝纤维布制袋，留口，将混合材料填充进去；将导电纳米蚕丝纤维袋进行密合即得强化复合生物材料水体原位修复方法。上述强化复合生物材料的水体原位修复方法，包括以下步骤：将复合生物材料作为阳极，碳布作为阴极，阴极和阳极之间通过导线和电阻相连接；将阳极置于待修复水体中，阴极置于液面；通电后即能强化复合生物材料的水处理效果。采用本发明材料及方法应用于水体修复中，其中导电纳米蚕丝纤维布导电后能增强光电转化性，纳米级能够提高表面积，增加接触率，对氨氮、硝氮和总磷都具有较好的去除效果，尤其是氨氮，可以达到96.54％。

技术领域

本发明属于环境修复领域，具体涉及一种强化复合生物材料的水体原位修复方法。

背景技术

伴随城市化的快速发展，河流、湖泊等地表水受到严重污染，我国水资源遭受到大量含氮磷的生活污水和工业废水的污染.过量的氮和磷会使水体富营养化，进而引起水体藻类大量繁殖生长、透明度下降、溶解氧降低，最终导致水质恶化、鱼类及其他生物死亡。氮磷废水的大量排放不仅会对水环境造成污染、破坏生态平衡，甚至污染物可通过灌溉农田或食物链危害人类身体健康。

水中氮和磷分别以游离氨、铵盐和磷酸盐的形式存在，对于废水中氮磷的去除方法主要有生物法、化学沉淀法、空气吹脱法和吸附法。其中，吸附法具有去除效率高、操作简单、经济适用等优点，并且吸附剂在使用后还可通过解吸过程再次利用。吸附法的基本原理是使用固体材料作为吸附剂，去除污染物。影响吸附效果的因素也很多，包括对吸附材料的改性，电化学强化等。

发明内容

要解决的技术问题：本发明以Mxene材料和改性秸秆颗粒为填充物，Ti₃C₂T_x材料是Mxene材料中的一种，Ti₃C₂T_x具有较大的比表面积和独特的层状纳米结构，改性后官能团(-OH)变丰富，吸附效果更好；采用导电纳米蚕丝纤维布进行包覆，导电后能增强光电转化性，同时纳米级能够提高表面积，增加接触率。

技术方案：一种复合生物材料，由导电纳米蚕丝纤维布包覆改性秸秆颗粒和改性MXene材料而成。

进一步的，所述导电纳米蚕丝纤维布由导电单丝纳米蚕丝制备而成，所述导电单丝纳米蚕丝经静电纺丝制备而成。

进一步的，所述秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆。

进一步的，所述改性秸秆颗粒的制备方法如下：

取秸秆粉末和N,N-二亚甲基甲酰胺混合，放入超声波仪进行超声预处理10～60min后，在上述体系中加入植酸和尿素，升温至50～90℃，保温反应3～6h后将产物冷却至室温，过滤，在50℃烘箱中烘干，即得改性秸秆颗粒。

进一步的，所述改性MXene材料，以重量份计，制备方法如下：

(1)取1～2份Ti₃A1C₂浸润在20份40％HF水溶液中，保持40℃，磁力搅拌24h，离心后，去离子水洗至中性；

(2)在60℃下真空烘干得多层Ti₃C₂T，在惰性气体保护下，将所得的Ti₃C₂T分散于20ml四甲基氢氧化铵水溶液中搅拌2h后超声1h，随后在2000rpm的离心速率下离心0.5h，所得上层清液为少层Ti₃C₂T_x；

(3)取上层50份Ti₃C₂T_x于烧杯中，加入0.1～0.15份六水合硝酸镁、0.05～0.1份九水合硝酸铝和0.1～0.12份多巴胺，搅拌成均匀溶液，滴加NaOH溶液调节pH值为9，搅拌1h，转入不锈钢高压釜加热1100℃，保持12h；

(4)产物用乙醇和去离子水交替清洗各2次，放入真空干燥箱中烘干即得。