CN113181889A - 聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法 - Google Patents

聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法 Download PDF

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    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically

Abstract

一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法，包括如下步骤：S1、配制聚丙烯酸钠水溶液，得到溶液A；S2、配制氮掺杂生物炭水溶液，超声处理后得到溶液B；S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C；S4、配制FeSO4.7H2O脱气水溶液，得到溶液D；S5、配制Na2S脱气水溶液，得到溶液E；S6、将溶液D滴加至溶液C中，搅拌，得到混合溶液F；S7、向溶液F中滴加溶液E，最终生成黑色胶体，经高速离心、洗涤、冷冻干燥后得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。将硫化亚铁分散于聚丙烯酸钠溶液中再接枝于氮掺杂生物炭上，可减少硫化亚铁的团聚和实现碳负载，所得复合材料能够在自然光照射下对重金属离子与磷素的协同吸附，促进重金属的沉淀与磷素的吸附。

Description

聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法
技术领域
本发明涉及土壤环保技术，特别是涉及一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法及应用。
背景技术
伴随着农业现代化的不断推进，磷肥、氮肥、有机肥的投加量不断增加，大量的营养元素随着降雨和地表水流失，导致水环境中营养元素浓度过高，引起水环境污染。同时重金属离子在土壤中不断积累，导致土壤重金属含量超标，有效态重金属通过植物吸收作用进入食物链，进而对人类的生产和生活造成影响。由此研发一种环保和廉价复合材料应用于土壤中重金属固定和磷素持留是十分必要的。
伴随着园林城市的构建，如今城市绿化面积日益增加，园林类废弃物含量也显著增加，由此园林类废弃物的处理与处置受到广泛关注。生物炭是一种绿色、廉价、原料广泛的碳基材料。
目前没有发现聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭复合材料的制备以及其对Cr(VI)，Cd(II)和磷素的协同吸附研究。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的主要目的是针对土壤重金属污染与磷素流失等问题，提出一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法，实现土壤重金属离子与磷素同步固定。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法，包括如下步骤：
S1、配制聚丙烯酸钠PAA水溶液，得到溶液A；
S2、配制氮掺杂生物炭NBC水溶液，超声处理后得到溶液B；
S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C；
S4、配制FeSO4.7H2O脱气水溶液，得到溶液D；
S5、配制Na2S脱气水溶液，得到溶液E；
S6、将溶液D滴加至溶液C中，搅拌，得到混合溶液F；
S7、向溶液F中滴加溶液E，最终生成黑色胶体，经洗涤干燥后得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭FeS@PAA/NBC。
进一步地：
具体包括如下步骤：
S1、0.06g聚丙烯酸钠PAA加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；
S2、10mL蒸馏水中加入适量氮掺杂生物炭，超声30min得到溶液B；
S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；
S4、取适量FeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；
S5、取适量Na2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；
S6、在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；
S7、在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，洗涤干燥后得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。
步骤S2中，加入0.02-0.1g氮掺杂生物炭。
步骤S7中，用乙醇+去离子水洗涤所述黑色胶体，离心，冷冻干燥，在氮气箱中研磨收集，得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。
具体包括如下步骤：
S1、0.06g聚丙烯酸钠加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；
S2、10mL蒸馏水中加入0.02-0.1g NBC超声30min得到溶液B；
S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；
S4、取适量FeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；
S5、取适量Na2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；
S6、在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；
S7、在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。
所述方法还包括如下制备所述氮掺杂生物炭的步骤S0：
将大叶油草干燥，用去离子水伴随超声清洗，烘干，粉碎，过筛，用尿素进行浸润改性，烘干，将改性之后的材料加热反应，自然冷却之后得到所述氮掺杂生物炭。
步骤S0具体包括：将大叶油草在阳光照射下自然干燥，将干燥后的大叶油草用去离子水伴随超声清洗20min，放入60℃烘箱中干燥24h，粉碎后过60目筛；取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h，将改性之后的材料在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到所述氮掺杂生物炭。
一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭，由所述的制备方法制备得到。
一种将所述的制备方法制备得到的聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭用于土壤中重金属固定和磷素持留的应用。
聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭应用于Cr(VI)，Cd(II)和磷素的协同吸附，其中硫化亚铁释放硫化氢自由基与金属离子形成硫化物，并且铁元素与磷素结合，实现土壤重金属固定与磷素持留。
本发明具有如下有益效果：
本发明将分散在聚丙烯酸钠溶液中的硫化亚铁接枝于氮掺杂生物炭上，避免纳米硫化亚铁团聚的同时实现纳米材料的碳负载，所得复合材料能够在自然光照射下对重金属离子与磷素的协同吸附，促进重金属的沉淀与磷素的吸附。
本发明可以利用园林废弃物为原料制备氮掺杂生物炭，实现固体废弃物资源化利用与提高生物炭电子转移能力，进而增强其的吸附与催化性能。同时硫化亚铁能够释放硫化氢自由基与金属离子形成硫化物(CdS，As2S3等)，并且铁元素能够与磷素结合，进而实现土壤重金属固定与磷素持留。针对单一纳米硫化亚铁存在纳米颗粒团聚等现象，本发明从提高复合材料吸附和催化性能，实现重金属离子固定与磷素持留出发，将硫化亚铁分散于聚丙烯酸钠溶液中再接枝于氮掺杂生物炭上，减少硫化亚铁的团聚和实现碳负载，进而提高吸附性能。
附图说明
图1为本发明实施例1-4和对比例5制备复合材料的吸附性能对比图。
图2为本发明实施例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭SEM图。
图3为本发明实施例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭吸附Cd(II)动力学曲线。
图4为本发明实施例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭吸附磷素动力学曲线。
图5为本发明实施例2、对比例5和6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭吸附Cr(VI)动力学曲线。
图6为本发明实施例2和对比例6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭协同吸附Cd(II)和磷素动力学曲线。
图7为本发明实施例2和对比例6制备聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭协同吸附Cr(VI)和磷素动力学曲线。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明实施例提供一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法，该方法可包括如下制备过程：
一、获得氮掺杂生物炭：
从广东省深圳市西丽大学城清华园区收集收割后的大叶油草，在阳光照射下自然干燥(直至大叶青绿色完全成为深绿色为止)，取适量干燥后的大叶油草至于大烧杯中，用去离子水伴随超声清洗三次，直至清洗液无泥土为止，用烘箱适宜温度烘干，粉碎，过筛。取经过前处理的大叶油草，用尿素进行浸润改性，烘干，将改性之后的材料放置在瓷坩埚中，在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却之后得到NBC；
二、获得聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭：
0.06g聚丙烯酸钠(PAA)加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；10mL蒸馏水中加入适量NBC，超声30min得到溶液B；将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；取适量FeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；取适量Na2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇+去离子水洗涤，离心，冷冻干燥，在氮气箱中研磨收集，得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭(FeS@PAA/NBC)储存于冰箱中。
得到复合材料聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭可应用于Cr(VI)，Cd(II)和磷素的协同吸附。
实施例1：
从广东省深圳市西丽大学城清华园区收集收割后的大叶油草，在阳光照射下自然干燥(直至大叶油草叶片青绿色成为深绿色为止)，取30g干燥后的大叶油草至于2L烧杯中，用去离子水伴随超声清洗20min，并重复数次，直至清洗液无泥土为止，放入60℃烘箱中干燥24h，采用小型粉碎机粉碎，过60目筛。取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h(直至完全烘干)，将改性之后的材料放置在瓷坩埚中，在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到NBC。
0.06g聚丙烯酸钠加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；10mL蒸馏水中加入0.02gNBC超声30min得到溶液B；将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；取1.91264gFeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；取1.8432gNa2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到1号聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭放于-5℃冰箱保存。
实施例2：
从广东省深圳市西丽大学城清华园区收集收割后的大叶油草，在阳光照射下自然干燥(直至大叶油草叶片青绿色成为深绿色为止)，取30g干燥后的大叶油草至于2L烧杯中，用去离子水伴随超声清洗20min，并重复数次，直至清洗液无泥土为止，放入60℃烘箱中干燥24h，采用小型粉碎机粉碎，过60目筛。取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h(直至完全烘干)，将改性之后的材料放置在瓷坩埚中，在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到NBC。
0.06g聚丙烯酸钠加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；10mL蒸馏水中加入0.04gNBC超声30min得到溶液B；将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；取1.91264gFeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；取1.8432gNa2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到2号聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭放于-5℃冰箱保存。
实施例3：
从广东省深圳市西丽大学城清华园区收集收割后的大叶油草，在阳光照射下自然干燥(直至大叶油草叶片青绿色成为深绿色为止)，取30g干燥后的大叶油草至于2L烧杯中，用去离子水伴随超声清洗20min，并重复数次，直至清洗液无泥土为止，放入60℃烘箱中干燥24h，采用小型粉碎机粉碎，过60目筛。取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h(直至完全烘干)，将改性之后的材料放置在瓷坩埚中，在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到NBC。
0.06g聚丙烯酸钠加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；10mL蒸馏水中加入0.07gNBC超声30min得到溶液B；将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；取1.91264gFeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；取1.8432gNa2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到3号聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭放于-5℃冰箱保存。
实施例4：
从广东省深圳市西丽大学城清华园区收集收割后的大叶油草，在阳光照射下自然干燥(直至大叶油草叶片青绿色成为深绿色为止)，取30g干燥后的大叶油草至于2L烧杯中，用去离子水伴随超声清洗20min，并重复数次，直至清洗液无泥土为止，放入60℃烘箱中干燥24h，采用小型粉碎机粉碎，过60目筛。取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h(直至完全烘干)，将改性之后的材料放置在瓷坩埚中，在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到NBC。
0.06g聚丙烯酸钠加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；10mL蒸馏水中加入0.1gNBC超声30min得到溶液B；将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；取1.91264gFeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；取1.8432gNa2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到4号聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭放于-5℃冰箱保存。
对比例5：
取1.91264gFeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液A；取1.8432gNa2S溶于20mL脱气水中得到溶液B；在氮气保护下将B溶液滴加至A溶液中，磁力搅拌2h，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到5号硫化亚铁放于-5℃冰箱保存。
对比例6：
从广东省深圳市西丽大学城清华园区收集收割后的大叶油草，在阳光照射下自然干燥(直至大叶油草叶片青绿色成为深绿色为止)，取30g干燥后的大叶油草至于2L烧杯中，用去离子水伴随超声清洗20min，并重复数次，直至清洗液无泥土为止，放入60℃烘箱中干燥24h，采用小型粉碎机粉碎，过60目筛。取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h(直至完全烘干)，将改性之后的材料放置在瓷坩埚中，在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到NBC。
10mL蒸馏水中加入0.04gNBC超声30min得到溶液A；取1.91264gFeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液B；取1.8432gNa2S溶于20mL脱气水中得到溶液C；在氮气保护下将A溶液滴加至B溶液中，磁力搅拌2h，得到混合溶液D；在氮气保护下向D溶液中滴加C溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到6号硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭放于-5℃冰箱保存。
性能测试：
对实施例1-4和对比例5制备的复合材料进行Cd(II)和磷素吸附性能测定，通过向30mL 200mg/L Cd(II)和30mL 20mg/L磷素(KH2PO4)溶液中加入15mg实施例1-4和对比例5制备的复合材料来测定其吸附性能。由图1能够发现加入适量的氮掺杂生物炭改性复合材料能够提高Cd的吸附和磷素持留。发现当加入0.04gNBC时对Cd和磷素的吸附效果最佳。
对实施例2、对比例5和6制备的复合材料进行SEM粉末表征，如图2所示，通过氮掺杂改性生物炭发现生物炭表面黏附细小颗粒，生物炭大的比表面积为复合材料提供附着位点。制备的硫化亚铁为薄片状结构，通过接枝和分散作用成功将纳米硫化亚铁负载于氮掺杂生物炭表面，实现纳米材料固定化和碳负载，以及避免纳米材料团聚。
图3是制备的复合材料对Cd(II)吸附动力学曲线，反应条件为：15mg吸附剂，30mL，200mg/L Cd(II)溶液。从图3中能够看出FeS@PAA/NBC对Cd(II)的吸附性能最强，在120min内能够实现Cd(II)的全部吸附，具有较高的吸附容量，通过FeS负载氮掺杂生物碳与单一材料相比明显提高了复合材料的吸附性能。
图4是制备的复合材料对磷素吸附动力学曲线，反应条件为：15mg吸附剂，30mL，20mg/L磷素(KH2PO4)溶液。从图4中能够看出FeS@PAA/NBC对磷素的吸附性能最强，通过FeS负载氮掺杂生物碳与单一材料相比明显提高了复合材料的吸附性能。
图5是制备的复合材料对Cr(VI)吸附动力学曲线，反应条件为：15mg吸附剂，30mL，20mg/LCr(VI)溶液。从图5中能够看出FeS@PAA/NBC对Cr(VI)的吸附性能最强，通过负载和分散硫化亚铁能够快速实现Cr(VI)的还原与吸附。
图6是制备的复合材料对Cd(II)和磷素的协同吸附动力学曲线，反应条件为：15mg吸附剂，30mL，200mg/LCd(II)和20mg/L磷素(KH2PO4)混合溶液。从图6中能够看出通过PAA分散硫化亚铁能够明显提高Cd(II)和磷素的吸附性能，同时Cd(II)和磷素共存同在的情况下能够促进Cd(II)和磷素的协同吸附。
图7是制备的复合材料对Cr(VI)和磷素的协同吸附动力学曲线，反应条件为：15mg吸附剂，30mL，200mg/LCd(II)和20mg/L磷素(KH2PO4)混合溶液。从图7中能够看出通过PAA分散硫化亚铁能够明显提高Cr(VI)和P的吸附性能，同时Cd(II)和磷素共存同在的情况下能够促进Cr(VI)和磷素的协同吸附。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、配制聚丙烯酸钠PAA水溶液，得到溶液A；
S2、配制氮掺杂生物炭NBC水溶液，超声处理后得到溶液B；
S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C；
S4、配制FeSO4.7H2O脱气水溶液，得到溶液D；
S5、配制Na2S脱气水溶液，得到溶液E；
S6、将溶液D滴加至溶液C中，搅拌，得到混合溶液F；
S7、向溶液F中滴加溶液E，最终生成黑色胶体，经洗涤干燥后得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭FeS@PAA/NBC。
2.如权利要求1所述的聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、0.06g聚丙烯酸钠PAA加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；
S2、10mL蒸馏水中加入适量氮掺杂生物炭，超声30min得到溶液B；
S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；
S4、取适量FeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；
S5、取适量Na2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；
S6、在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；
S7、在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，洗涤干燥后得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，加入0.02-0.1g氮掺杂生物炭。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S7中，用乙醇加去离子水洗涤所述黑色胶体，离心，冷冻干燥，在氮气箱中研磨收集，得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、0.06g聚丙烯酸钠加入240mL蒸馏水中充分搅拌得到溶液A；
S2、10mL蒸馏水中加入0.02-0.1g NBC超声30min得到溶液B；
S3、将溶液B加入溶液A中，得到混合溶液C，在氮气保护下依次搅拌和超声30min；
S4、取适量FeSO4.7H2O溶于40mL脱气水中得到溶液D；
S5、取适量Na2S溶于20mL脱气水中得到溶液E；
S6、在氮气保护下将D溶液滴加至C溶液中，磁力搅拌2h，得到浅绿色混合溶液F；
S7、在氮气保护下向F溶液中滴加E溶液，最终生成黑色胶体，用乙醇与去离子水1：1冲洗，离心机9000rpm离心3min，重复三次，用冷冻干燥机在-48℃条件下干燥12h，在氮气箱中研磨收集，得到聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭。
6.如权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括如下制备所述氮掺杂生物炭的步骤S0：
将大叶油草干燥，用去离子水伴随超声清洗，烘干，粉碎，过筛，用尿素进行浸润改性，烘干，将改性之后的材料加热反应，自然冷却之后得到所述氮掺杂生物炭。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S0具体包括：将大叶油草在阳光照射下自然干燥，将干燥后的大叶油草用去离子水伴随超声清洗20min，放入60℃烘箱中干燥24h，粉碎后过60目筛；取8g硫脲溶于50mL蒸馏水中，加入8g完全烘干大叶油草充分搅拌1h之后超声30min，在80℃温度下干燥24h，将改性之后的材料在马弗炉中600℃反应2h，自然冷却，并用球磨仪以220rpm的转速球磨15min过60目筛得到所述氮掺杂生物炭。
8.一种聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭，其特征在于，由如权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到。
9.一种将如权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到的聚丙烯酸钠分散硫化亚铁接枝氮掺杂生物炭用于土壤中重金属固定和磷素持留的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，应用于Cr(VI)，Cd(II)和磷素的协同吸附，其中硫化亚铁释放硫化氢自由基与金属离子形成硫化物，并且铁元素与磷素结合，实现土壤重金属固定与磷素持留。
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