CN112007608A - 球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将玉米秸秆洗至水澄清后，烘干，粉碎，过筛，得到粉碎后玉米秸秆；将所述粉碎后玉米秸秆于60～80℃烘干12～24小时，再于300～700℃限氧裂解2～4h，用蒸馏水反复清洗至pH为中性，再将于60～80℃下烘干12～24小时，得到生物炭；将生物炭与铁粉混合，在氮气或惰性气体环境下球磨6～48h，得到球磨零价铁生物炭复合材料。本发明所制的球磨零价铁生物炭复合材料具有吸附效率高、稳定性较好，制备条件简单，无污染，有磁性可重复利用等优点。

Description

球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体来说涉及一种球磨零价铁生物炭复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
在天然环境中六价铬和三价铬是稳定存在的，六价铬的毒性远高于三价铬，六价铬通常是可溶、易迁移的，且以含氧阴离子形式(CrO4 2-，HCrO4 -和Cr2O7 2-)存在，具有很高的生物毒性，可引起急性中毒，同时也包括致癌致突变的作用。铬污染常出现在这些工业排放的废水中，且易对空气、土壤造成严重污染。自上个世纪50年代起，随着我国铬盐企业的大量发展，生产过程中排放出大量的铬渣，直至80年代国际社会普遍意识到铬的危害，国家逐渐关闭40多家铬盐企业，但是却遗留了600多万吨的铬渣，因为技术和资金的限制并未得到很好的无害化处理，且铬渣在堆放过程中极易造成周边土壤污染。我国为防止铬的危害，也规定了生活饮水中六价铬的水平应低于0.05mg/L，在工业废水排放标准中六价铬更是被列为第一类污染物，其排放水平必须控制在0.5mg/L以内。相反，三价铬以Cr(OH)3或有机配体的形式存在，迁移性不强，它甚至被认为是无毒的，并且是人体营养必需的微量金属元素(尤其是葡萄糖代谢)。所以将Cr(VI)转化成Cr(III) 来减少毒性是非常必要的。
近年来已经成功地进行了几次制备零价铁生物炭复合材料的尝试。一种经典的方法是通过还原被生物炭吸附的铁离子或亚铁离子，在生物炭的孔隙和表面产生零价铁。然而，这种技术在批量生产中存在严重缺陷，因为它需要额外的程序来分离和除去硼酸盐等副产物并产生大量废水。另一种技术是碳热还原，包括用铁盐浸渍生物炭，然后在氮气条件下于600-800℃加热混合物以生成零价铁生物炭复合材料。这种方法需要复杂和昂贵的条件和设备，并且在某种程度上仅限于实验室规模的研究。上述所有方法都不可避免地导致化学品污染，仅限于实验室应用。
发明内容
为了解决现有零价铁生物炭复合材料制备方法的不足，本发明的目的在于提供一种球磨零价铁生物炭复合材料的制备方法，该制备方法成本低，制备条件简单，同时避免了化学药剂的污染。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的球磨零价铁生物炭复合材料。
本发明的另一目的是提供上述球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的方法。
本发明的另一目的是提供上述球磨零价铁生物炭复合材料在去除水中六价铬中的应用。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种球磨零价铁生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)玉米秸秆的预处理
将玉米秸秆洗至水澄清后，烘干，粉碎，过筛，得到粉碎后玉米秸秆；
在所述步骤1)中，所述烘干的温度为60～80℃，所述烘干的时间为至少24小时。
在所述步骤1)中，所述过筛的目数为100～200目。
2)玉米秸秆生物炭的制备及处理
将所述粉碎后玉米秸秆于60～80℃烘干12～24小时，再于300～700℃限氧裂解2～4h，用蒸馏水反复清洗至pH为中性，再于60～80℃下烘干12～24小时，得到生物炭；
在所述步骤2)中，所述限氧裂解为：用铝箔纸包覆所述粉碎后玉米秸秆，置于坩埚中，将所述坩埚加盖后再包覆锡箔纸。
3)球磨零价铁生物炭复合材料的制备
将步骤2)所得生物炭与铁粉混合，在氮气或惰性气体环境下球磨6～48h，得到球磨零价铁生物炭复合材料，其中，所述生物炭与铁粉的质量比为12:18。
在所述步骤3)中，球磨所采用球磨仪的转速为200～400rpm。
在所述步骤3)中，所述生物炭与铁粉的和为球磨材料，按质量份数计，所述球磨所采用球磨珠与球磨材料的比为(50～150)：1。
在所述步骤3)中，所述球磨珠的直径为3～15mm，优选为直径3、直径5和直径15 mm的球磨珠的混合物，其中，直径3mm、直径5mm和直径15mm的球磨珠的质量比为 3:5:2。
上述制备方法获得的球磨零价铁生物炭复合材料。
上述球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的方法，包括以下步骤：将球磨零价铁生物炭复合材料投加至六价铬水溶液中，震荡48～72h即可，其中，所述六价铬水溶液的pH为2～10，每升六价铬水溶液中投入球磨零价铁生物炭复合材料的质量为0.5～5g。
在上述技术方案中，所述六价铬水溶液中六价铬的浓度为30mg/L。
在上述技术方案中，在进行所述震荡后过滤或静置，用于去除所述球磨零价铁生物炭复合材料，其中，静置后用磁铁吸出所述球磨零价铁生物炭复合材料。
在上述技术方案中，所述震荡通过摇床实现，所述摇床的转速为20～50r/min。
上述球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的应用。
在上述技术方案中，球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的去除率最高达到 100％。
相较于现有技术，本发明的优点在于：
1.本发明的制备方法采用一步法，制备方法简单，易于实施。
2.本发明以机械球磨法制备球磨零价铁生物炭复合材料，避免了化学药剂的污染，适用于工业批量生成和实际应用。
3.本发明以玉米秸秆为原料，将农业废弃物资源化利用，而且原料来源广泛，成本低，生产工艺简单。
4.本发明所制的球磨零价铁生物炭复合材料具有吸附效率高、稳定性较好，制备条件简单，无污染，有磁性可重复利用等优点。
附图说明
图1为制备方法所采用的真空不锈钢球磨罐的结构示意图；
图2为扫描电子显微镜图，其中，图2(a)为实施例3中步骤2)所得生物炭的扫描电子显微镜图；图2(b)为实施例6所得球磨生物炭的扫描电子显微镜图；图2(c) 为零价铁的扫描电子显微镜图；图2(d)为实施例7所得球磨零价铁扫描电子显微镜图；图2(e)为实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料的扫描电子显微镜图；
图3为实施例1所得球磨零价铁生物炭复合材料的透射电镜-元素分布图像和Fe，C和O的元素分布点图，其中，图3(a)为实施例3球磨零价铁生物炭复合材料的透射电镜图；图3(b)为实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料的透射电镜及碳元素分布图；图3(c)为实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料的透射电镜及氧元素分布图；图3 (d)为实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料的透射电镜及铁元素分布图；
图4为实施例1～6所得材料的FTIR图；
图5为零价铁、实施例3中步骤2)所得生物炭、实施例7所得球磨零价铁、实施例 6所得球磨生物炭、实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料和待测混合物对水中六价铬的去除率；
图6为生物炭、球磨生物炭和球磨零价铁生物炭复合材料的去除率。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
下述实施例所采用真空不锈钢球磨罐如图1所示，真空不锈钢球磨罐为一罐体，在罐体上盖有盖体。
Figure RE-GDA0002201500650000041
下述实施例中所涉及的仪器如下：
Figure RE-GDA0002201500650000042
实施例1～3
一种球磨零价铁生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)玉米秸秆的预处理
将玉米秸秆(购买于山东德州)洗至水澄清后，在烘箱于80℃烘干24小时，用粉碎机粉碎，过100目筛，得到粉碎后玉米秸秆，储存于干燥阴暗处备用；
2)玉米秸秆生物炭的制备及处理
将粉碎后玉米秸秆放入烘箱于80℃烘干12小时，用铝箔纸包覆粉碎后玉米秸秆，置于坩埚(陶瓷)中，将坩埚加盖后再包覆锡箔纸，再置于马弗炉中裂解2h，裂解温度为 N℃，裂解后，用蒸馏水反复清洗至pH为中性，再于80℃下烘干12小时，得到生物炭，备用；N值见表1。
3)球磨零价铁生物炭复合材料的制备
将1.2g步骤2)所得生物炭、1.8g铁粉(购买自安耐吉试剂，铁含量>99％，-200 目)和150g氧化锆珠(球磨珠)加入500ml真空不锈钢球磨罐中，盖好盖子后于不锈钢球磨罐的通气口持续通入氮气20分钟，随后旋紧通气口，将不锈钢球磨罐放入球磨机中以400rpm球磨48h，球磨后得到球磨零价铁生物炭复合材料，其中，在球磨过程中，每间隔6h改变球磨罐的旋转方向。玛瑙球磨罐中球磨珠为直径3、直径5和直径15mm 的球磨珠的混合物，其中，直径3mm、直径5mm和直径15mm的球磨珠的质量比为3:5:2。
表1
Figure RE-GDA0002201500650000051
实施例3制备所得球磨零价铁生物炭复合材料的比表面积为29.71m2/g、孔容为0.01415cm3/g。
实施例4～6(对比)
球磨生物炭的制备方法，包括以下步骤：
1)玉米秸秆的预处理
将玉米秸秆(购买于山东德州)洗至水澄清后，在烘箱于80℃烘干24小时，用粉碎机粉碎，过100目筛，得到粉碎后玉米秸秆，储存于干燥阴暗处备用；
2)玉米秸秆生物炭的制备及处理
将粉碎后玉米秸秆放入烘箱于80℃烘干12小时，用铝箔纸包覆粉碎后玉米秸秆，置于坩埚(陶瓷)中，将坩埚加盖后再包覆锡箔纸，再置于马弗炉中裂解2h，裂解温度为 N℃，裂解后，用蒸馏水反复清洗至pH为中性，再将于80℃下烘干12小时，得到生物炭，备用；N值见表2。
3)球磨生物炭的制备
将3g步骤2)所得生物炭和150g氧化锆珠(球磨珠)加入500ml真空不锈钢球磨罐中，盖好盖子后于不锈钢球磨罐的通气口持续通入高纯氮气20分钟，随后旋紧通气口，将不锈钢球磨罐放入球磨机中以400rpm球磨48h，球磨后得到球磨生物炭，其中，在球磨过程中，每间隔6h改变球磨罐的旋转方向。玛瑙球磨罐中球磨珠为直径3、直径 5和直径15mm的球磨珠的混合物，其中，直径3mm、直径5mm和直径15mm的球磨珠的质量比为3:5:2。
表2
实施例 N(单位：℃) 实施例4～6所得球磨生物炭的名称
实施例4 300 300BMC
实施例5 500 500BMC
实施例6 700 700BMC
实施例7(对比)
球磨零价铁的制备方法，包括以下步骤：将3g铁粉(购买自安耐吉试剂，铁含量>99％，-200目)和150g氧化锆珠(球磨珠)加入500ml真空不锈钢球磨罐中，盖好盖子后于不锈钢球磨罐的通气口持续通入氮气20分钟，随后旋紧通气口，将不锈钢球磨罐放入球磨机中以400rpm球磨48h，球磨后得到球磨零价铁(BMFe0)，其中，在球磨过程中，每间隔6h改变球磨罐的旋转方向。玛瑙球磨罐中球磨珠为直径3、直径5和直径15mm的球磨珠的混合物，其中，直径3mm、直径5mm和直径15mm的球磨珠的质量比为3:5:2。
用扫描电子显微镜来观察(a)实施例3中步骤2)所得生物炭、(b)实施例6所得球磨生物炭、(c)零价铁(即铁粉，购买自安耐吉试剂，铁含量>99％，-200目)、(d) 实施例7所得球磨零价铁和(e)实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料的表面形态，结果如图2所示。从图2可以看出，球磨零价铁颗粒易团聚，球磨作用能使零价铁和生物炭紧密结合，起到分散作用。
图3为实施例1所得球磨零价铁生物炭复合材料的透射电镜-元素分布图像和Fe，C和O的元素分布点图。可以发现在颗粒内部铁元素电子密度高，而碳元素分布更均匀。元素分布图不仅揭示了零价铁生物炭复合物的形成，而且还揭示了碳和铁的非均匀结合。
图4为实施例1～6所得材料的FTIR图，生物炭的官能团种类随着热解温度的升高而降低，球磨生物炭官能团种类增加，说明球磨可以引入新的含氧官能团，有利于与六价铬反应中络合作用。
实施例8
去除水中六价铬的方法，包括以下步骤：在45ml黑盖玻璃瓶中加入45ml六价铬水溶液，将待测材料投加至六价铬水溶液中，通过摇床震荡72h即可(摇床的转速为50r/min)。震荡后静置20分钟，再经0.45μm滤膜过滤，使用紫外分光光度计测量滤液中六价铬含量。其中，六价铬水溶液的pH为5.5，六价铬水溶液中六价铬的浓度为30mg/L，每升六价铬水溶液中投入待测材料的质量为2g。
待测材料为零价铁(Fe0)、实施例3中步骤2)所得生物炭(700C)、实施例7所得球磨零价铁(BMFe0)、实施例6所得球磨生物炭(700BMC)、实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料(700BMFe0@C)或待测混合物(BMFe0+700BMC),待测混合物为实施例7所得球磨零价铁和实施例6所得球磨生物炭按照质量比为1.5：1比例混合所得。
六价铬的去除率η按下式计算：
Figure RE-GDA0002201500650000071
式中：C0表示投入待测材料前六价铬水溶液中六价铬的浓度，mg/L；
Ce表示投入待测材料后六价铬水溶液中六价铬浓度平衡后的值，mg/L。
测试结果如图5所示，球磨零价铁生物炭复合材料与生物炭、球磨生物炭、零价铁、球磨零价铁和待测混合物对六价铬的去除率分别为97.8％、10.8％、3.9％，22.3％，17.36％。其中球磨零价铁生物炭复合材料的去除率远高于其他材料，表明新型球磨零价铁生物炭复合材料对六价铬有较高的去除效率。
实施例9～17
用待测材料去除水中六价铬的方法，待测材料为实施例1～3所得球磨零价铁生物炭复合材料、实施例4～6所得球磨生物炭中或实施例1、2、3步骤2)中所得生物炭，去除水中六价铬的方法包括以下步骤：在45ml黑盖玻璃瓶中加入45ml六价铬水溶液，将待测材料投加至六价铬水溶液中，通过摇床震荡72h即可(摇床的转速为50r/min)，待测材料见表3。震荡后静置20分钟，再经0.45μm滤膜过滤，使用紫外分光光度计测量滤液中六价铬含量。其中，六价铬水溶液的pH为5.5，六价铬水溶液中六价铬的浓度为 30mg/L，每升六价铬水溶液中投入待测材料的质量为2g。
测试结果如图6所示，生物炭300C,500C,700C对水中六价铬的去除率分别为19％，11％，4％，球磨生物炭300BMC,500BMC,700BMC对水中六价铬的去除率分别为31％，22.1％，10.8％，球磨零价铁生物炭复合材料300BMFe0@C，500BMFe0@C，700BMFe0@C 对六价铬的去除率分别为49.5％，65.8％，97.8％，可以说明负载铁后所形成的球磨零价铁生物炭复合材料对六价铬的去除率有明显提升，其中700BMFe0@C效果最好，去除率可达到97.8％。
表3
实施例 待测材料
实施例9 实施例1
实施例10 实施例2
实施例11 实施例3
实施例12 实施例4
实施例13 实施例5
实施例14 实施例6
实施例15 实施例1中步骤2)所得生物炭300C
实施例16 实施例2中步骤2)所得生物炭500C
实施例17 实施例3中步骤2)所得生物炭700C
实施例18
用球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的方法，包括以下步骤：在45ml黑盖玻璃瓶中加入45ml六价铬水溶液，将实施例3所得球磨零价铁生物炭复合材料投加至六价铬水溶液中，通过摇床震荡72h即可(摇床的转速为50r/min)。震荡后静置20分钟，再经0.45μm滤膜过滤，使用紫外分光光度计测量滤液中六价铬含量。其中，六价铬水溶液的pH为5.5，六价铬水溶液中六价铬的浓度为30mg/L，每升六价铬水溶液中投入待测材料的质量为2.5g。当投放量为2.5g/L时，六价铬的去除率为100％，可将水中六价铬浓度降低至0mg/L。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种球磨零价铁生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)玉米秸秆的预处理
将玉米秸秆洗至水澄清后，烘干，粉碎，过筛，得到粉碎后玉米秸秆；
2)玉米秸秆生物炭的制备及处理
将所述粉碎后玉米秸秆于60～80℃烘干12～24小时，再于300～700℃限氧裂解2～4h，用蒸馏水反复清洗至pH为中性，再于60～80℃下烘干12～24小时，得到生物炭；
3)球磨零价铁生物炭复合材料的制备
将步骤2)所得生物炭与铁粉混合，在氮气或惰性气体环境下球磨6～48h，得到球磨零价铁生物炭复合材料，其中，所述生物炭与铁粉的质量比为12:18。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述烘干的温度为60～80℃，所述烘干的时间为至少24小时；
在所述步骤1)中，所述过筛的目数为100～200目。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述限氧裂解为：用铝箔纸包覆所述粉碎后玉米秸秆，置于坩埚中，将所述坩埚加盖后再包覆锡箔纸。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中，球磨所采用球磨仪的转速为200～400rpm；
在所述步骤3)中，所述生物炭与铁粉的和为球磨材料，按质量份数计，所述球磨所采用球磨珠与球磨材料的比为(50～150)：1；
在所述步骤3)中，所述球磨珠的直径为3～15mm，优选为直径3、直径5和直径15mm的球磨珠的混合物，其中，直径3mm、直径5mm和直径15mm的球磨珠的质量比为3:5:2。
5.如权利要求1～4所述制备方法获得的球磨零价铁生物炭复合材料。
6.球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求5所述球磨零价铁生物炭复合材料投加至六价铬水溶液中，震荡48～72h即可，其中，所述六价铬水溶液的pH为2～10，每升六价铬水溶液中投入球磨零价铁生物炭复合材料的质量为0.5～5g。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在进行所述震荡后过滤或静置，用于去除所述球磨零价铁生物炭复合材料，其中，静置后用磁铁吸出所述球磨零价铁生物炭复合材料。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述震荡通过摇床实现，所述摇床的转速为20～50r/min。
9.如权利要求5所述球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，球磨零价铁生物炭复合材料去除水中六价铬的去除率最高达到100％。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112897624A (zh) * 2021-01-26 2021-06-04 南开大学 黄铁矿/生物炭复合材料及其制备方法和应用
CN113173608A (zh) * 2021-04-20 2021-07-27 常州大学 一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭、制备方法及其应用
CN113617822A (zh) * 2021-08-24 2021-11-09 江苏省环境科学研究院 一种重金属污染地基土修复与安全再利用方法
CN114259984A (zh) * 2021-11-11 2022-04-01 上海市环境科学研究院 碱改性生物炭负载零价铁复合材料及其制备方法和应用
CN114288981A (zh) * 2021-12-27 2022-04-08 重庆纤维研究设计院股份有限公司 一种负载零价铁的活化生物炭及其制备方法和应用
CN114618434A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 北京工业大学 一种去除水体中Cd2+的生物炭负载零价铁材料的制备方法及其应用
CN114621780A (zh) * 2022-01-24 2022-06-14 昆明理工大学 一种玉米秸秆生物炭的制备方法及应用
CN114789040A (zh) * 2022-04-28 2022-07-26 辽宁石油化工大学 一种球磨零价铁掺杂硫/生物炭复合材料及其制备方法与应用
CN114797746A (zh) * 2022-04-02 2022-07-29 上海大学 球磨改性生物炭负载零价铁复合材料及其制备方法和应用
CN114870877A (zh) * 2022-03-07 2022-08-09 南开大学 一种高金属载量的亚微米碳铁复合材料的制备方法及应用
CN114917869A (zh) * 2022-05-11 2022-08-19 浙江科技学院 一种用于重金属优先吸附的废弃绿茶生物炭制备方法
CN115338245A (zh) * 2022-07-19 2022-11-15 广州珠矶科技有限公司 一种高效催化过硫酸钠去除土壤有机物的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108043361A (zh) * 2017-12-13 2018-05-18 太原理工大学 一种绿色合成生物炭负载纳米零价铁材料的制备及其应用
CN108911005A (zh) * 2018-06-14 2018-11-30 中国科学院南京土壤研究所 一种纳米零价铁-生物炭复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108043361A (zh) * 2017-12-13 2018-05-18 太原理工大学 一种绿色合成生物炭负载纳米零价铁材料的制备及其应用
CN108911005A (zh) * 2018-06-14 2018-11-30 中国科学院南京土壤研究所 一种纳米零价铁-生物炭复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DANNA SHAN等: "Preparation of ultrafine magnetic biochar and activated carbon for pharmaceutical adsorption and subsequent degradation by ball milling", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 *
SHUAI ZHANG等: "A novel biochar supported CMC stabilized nano zero-valent iron composite for hexavalent chromium removal from water", 《CHEMOSPHERE》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112897624A (zh) * 2021-01-26 2021-06-04 南开大学 黄铁矿/生物炭复合材料及其制备方法和应用
CN113173608A (zh) * 2021-04-20 2021-07-27 常州大学 一种去除六价铬的负载微米零价铁生物炭、制备方法及其应用
CN113617822A (zh) * 2021-08-24 2021-11-09 江苏省环境科学研究院 一种重金属污染地基土修复与安全再利用方法
CN114259984A (zh) * 2021-11-11 2022-04-01 上海市环境科学研究院 碱改性生物炭负载零价铁复合材料及其制备方法和应用
CN114288981A (zh) * 2021-12-27 2022-04-08 重庆纤维研究设计院股份有限公司 一种负载零价铁的活化生物炭及其制备方法和应用
CN114621780A (zh) * 2022-01-24 2022-06-14 昆明理工大学 一种玉米秸秆生物炭的制备方法及应用
CN114870877A (zh) * 2022-03-07 2022-08-09 南开大学 一种高金属载量的亚微米碳铁复合材料的制备方法及应用
CN114870877B (zh) * 2022-03-07 2023-07-18 南开大学 一种高金属载量的亚微米碳铁复合材料的制备方法及应用
CN114618434A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 北京工业大学 一种去除水体中Cd2+的生物炭负载零价铁材料的制备方法及其应用
CN114797746A (zh) * 2022-04-02 2022-07-29 上海大学 球磨改性生物炭负载零价铁复合材料及其制备方法和应用
CN114789040A (zh) * 2022-04-28 2022-07-26 辽宁石油化工大学 一种球磨零价铁掺杂硫/生物炭复合材料及其制备方法与应用
CN114789040B (zh) * 2022-04-28 2023-11-17 辽宁石油化工大学 一种球磨零价铁掺杂硫/生物炭复合材料及其制备方法与应用
CN114917869A (zh) * 2022-05-11 2022-08-19 浙江科技学院 一种用于重金属优先吸附的废弃绿茶生物炭制备方法
CN114917869B (zh) * 2022-05-11 2024-02-13 浙江科技学院 一种用于重金属优先吸附的废弃绿茶生物炭制备方法
CN115338245A (zh) * 2022-07-19 2022-11-15 广州珠矶科技有限公司 一种高效催化过硫酸钠去除土壤有机物的方法

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