[发明专利]磁性猪粪生物炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性猪粪生物炭及其制备方法，该磁性猪粪生物炭主要由猪粪热解制成猪粪生物炭、猪粪生物炭加水制成猪粪生物炭分散液、猪粪生物炭分散液与铁盐混合溶液反应制备得到，制备过程包括(1)将预处理后的猪粪于氮气下高温热解，经冷却、碾碎、过筛后，得到猪粪生物炭；(2)制备猪粪生物炭分散液，将三价铁盐溶液和二价铁盐溶液混合并搅拌，制备铁盐混合溶液；(3)将猪粪生物炭分散液与铁盐混合溶液混合并搅拌，调节pH值，经煮沸、过滤、洗涤和烘干后，得到磁性猪粪生物炭。本发明的磁性猪粪生物炭吸附能力强，可实现快速高效的吸附，制备简单、价格低廉，能在外磁场作用下快速固液分离，可广泛应用于水处理领域。

技术领域

本发明属于环境功能材料和水处理新技术领域，涉及一种磁性猪粪生物炭及其制备方法，具体涉及一种用于去除水体中铅的磁性猪粪生物炭及其制备方法。

背景技术

铅是一种毒性很大的重金属。由于采矿、冶炼、石油精炼、蓄电池、玻璃、油漆、涂料、医药、船舶等工业生产过程中排出的含铅废水、废气和废渣，铅及其化合物对环境的污染日趋严重。它可影响神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼等各类器官，主要的靶器官是神经系统和造血系统。更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育，损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能，严重者造成痴呆。因此，对含铅废水的处理就显得尤为重要，有利于保护环境和公众健康。

生物炭(biochar)是由生物残体在缺氧的情况下，经高温慢热解(通常＜700℃)产生的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物质。生物炭具有多孔结构、比表面积高、孔容大、耐酸碱腐蚀、官能团丰富等优点，在污染物治理、水体净化等领域中得到了广泛的研究与应用。但是原始的生物炭在实际使用过程中存在以下问题：第一，原始生物炭比表面积、孔体积以及孔大小相对较小，对重金属去除效率不高。第二，反应速率慢，需要较长的反应时间，生物炭才能对重金属达到吸附平衡，不能及时有效的去除水体中的重金属污染。第三，原始生物炭对水体中重金属吸附完成后，不能快速实现固液分离，减少二次污染；因此有必要进一步研究一种改性生物炭，使其既能高效的去除水体中的重金属，又能快速达到吸附平衡，同时还能快速实现固液分离，减少二次污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、吸附快速高效且能迅速实现固液分离的磁性猪粪生物炭，并相应提供一种操作简单、成本低廉的磁性猪粪生物炭的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种磁性猪粪生物炭，所述磁性猪粪生物炭主要由猪粪热解制成猪粪生物炭、猪粪生物炭加水制成猪粪生物炭分散液、猪粪生物炭分散液与铁盐混合溶液反应制备得到磁性猪粪生物炭，其中，所述铁盐混合溶液由三价铁盐溶液和二价铁盐溶液混合制得。

上述的磁性猪粪生物炭中，优选的，所述磁性猪粪生物炭的灰分含量为50％～70％，比表面积为240m²/g～280m²/g，孔体积为0.3cm³/g～0.5cm³/g，孔平均粒径为1nm～3nm，饱和磁强度为6emu·g^-1～9emu·g^-1。

上述的磁性猪粪生物炭中，优选的，所述热解温度为300℃～700℃，所述三价铁盐为FeCl₃·6H₂O，所述二价铁盐为FeSO₄·7H₂O，所述猪粪生物炭、FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O的质量比为4.5～5.0∶4.8～5.0∶2.7～2.8；