CN113244889A - 一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属硫化物掺杂氧化镁‑生物质炭复合材料，包括生物质炭、氧化镁和金属硫化物，是一种具有吸附‑光催化双功能的复合材料。所述复合材料的制备方法包括：将生物质废弃物、镁盐和金属盐于溶剂中溶解，加入氨水溶液并搅拌混合，加热使溶液的溶剂蒸发，获得混合材料，其中，所述生物质废弃物为制糖工业废弃物；将所述混合材料在H2S和N2的混合气体气氛中进行恒温焙烧后冷却至室温，获得所述复合材料。本发明的复合材料能够高效对废水污染物分子进行吸附和光催化降解，可应用于水体污染问题的治理，并且，本发明采用制糖工业废弃物为原料进行制备，实现了对其的资源化利用，有利于解决资源浪费和环境污染问题。

Description

一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方 法和应用
技术领域
本发明属于环境材料技术领域，具体涉及一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
大量制糖工业废弃物因无可靠、成熟、有效的利用方法，于是采取了就地堆放或焚烧处理，处理过程中造成的空气污染、水污染、土壤污染使其无法达到工业排放标准，并大幅度提高了废物处理成本，造成的资源浪费和环境危害不可估计。因此，制糖工业废弃物作为生态系统中一种十分宝贵的生物质能资源，有关制糖工业废物的综合利用对于环境保护、资源节约以及工农业经济的可持续发展意义重大。
中国是多湖泊国家，但中国的江河湖泊出现了不同程度上的污染，水质遭到破坏，达不到国家规定的饮用水水质标准，目前仍需进一步深入推动水污染治理工作。造成地下水污染严重的原因主要有：环境中的卤代芳香烃类、芳香族胺类、染料类等；无机盐污染物，如矿化物、硫酸盐、氟化物、氯化物等。以上因素在不同程度上对居民的正常用水造成了影响，因此，对我国的水资源应加以保护和节约才能解决环境中高质量水资源匮乏的问题。
吸附法在污水处理中发挥着重要作用，在分子引力或化学键力的作用下使污染物中的一种或几种组分被吸附在固体吸附剂表面，从而达到去除污染物的目的。光催化基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而达到净化污染物、物质合成和转化等目的。因此，通过开发吸附—光催化双功能的复合材料并将其应用于废水污染物的处理方面已成为当前的研究热点，更是当前治理复杂环境体系的迫切需要。
现有技术通过对生物质废弃物加入了氯化镁和氢氧化镁制备改性生物质炭材料，获得的改性生物质炭材料具有较好的吸附能力，但不具有光催化降解的能力。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方法和应用，以解决现有的制糖工业废弃物的资源化利用以及水体污染治理问题。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，包括生物质炭、氧化镁和金属硫化物。
优选地，所述金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料中，生物质炭的组分含量为70～90份，氧化镁的组分含量为5～20份，金属硫化物的组分含量为1～5份。
本发明的另一方面提供了一种如上所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其包括：
步骤S10、将生物质废弃物、镁盐和金属盐于溶剂中溶解，加入氨水溶液并搅拌混合，获得混合溶液，加热使所述混合溶液的溶剂蒸发，获得混合材料；
步骤S20、将所述混合材料置于反应炉中，在H2S和N2的混合气体气氛中焙烧，获得焙烧产物；
步骤S30、将所述焙烧产物在H2S和N2的混合气体气氛中降温，获得所述复合材料。
优选地，所述步骤S10中，所述生物质废弃物为制糖工业废弃物；所述镁盐为六水氯化镁、六水硝酸镁或七水硫酸镁；所述金属盐为六水硝酸镧、五水硝酸铋、硝酸镓水合物、九水硝酸铁、硝酸铟水合物或九水硝酸铁。
优选地，所述步骤S10中，按照质量份数计，所述生物质废弃物的质量份数为50～100份，所述镁盐的质量份数为5～30份，所述金属盐的质量份数为5～10份。
进一步优选地，所述步骤S10具体包括：
按照预定的质量份数比例将生物质废弃物、镁盐、金属盐置入盛有溶剂的配料罐中搅拌溶解，往所述配料罐中加入氨水溶液并搅拌混合，获得混合溶液；
将所述混合溶液加热升温并持续搅拌使得溶剂完全蒸发，获得所述混合材料。
优选地，所述步骤S20具体包括：
将所述混合材料置于高温转炉中，向所述高温转炉通入H2S和N2的混合气体，在所述H2S和N2的混合气体气氛下加热升温至预设的焙烧温度后进行恒温焙烧，获得焙烧产物。
进一步优选地，所述高温转炉的升温速率为5℃/min～15℃/min，所述焙烧的温度为450℃～850℃。
优选地，所述步骤S30具体包括：
将所述焙烧产物在H2S和N2的混合气体气氛中降温至室温；
将降温后的焙烧产物进行洗涤并恒温干燥，获得所述复合材料。
进一步优选地，所述焙烧产物的降温速率为5℃/min～20℃/min，所述焙烧产物的干燥温度为60℃～80℃。
优选地，所述H2S和N2的混合气体中，H2S体积百分比为5％～30％；所述步骤S20中，所述H2S和N2的混合气体的通入流速为50mL/min～100mL/min；所述步骤S30中，所述H2S和N2的混合气体的通入流速为30mL/min～50mL/min。
本发明还提供了一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料在水体污染治理中的应用。
本发明实施例提供的一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，包括生物质炭、氧化镁和金属硫化物，是一种具有吸附-光催化双功能的复合材料。其中，氧化镁因其丰富的表面OH作用和氧空穴位，对污染物分子具有极好的吸附性能；生物质炭具有丰富的孔隙结构、巨大比表面积、良好的吸附性能和稳定的化学性质，可广泛用作催化剂载体和气相或液相吸附剂；通过金属掺杂可对材料的吸光能力、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面产生影响，能够提高其光催化性能，有助于促进复合材料对废水污染物的吸附和光催化降解作用，因此，所述复合材料能够高效对废水污染物分子进行吸附和光催化降解。
本发明实施例提供的一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，采用制糖工业废弃物为原料进行制备，实现了对制糖工业废弃物的二次利用，从而有利于解决其造成的资源浪费和环境污染的问题。
本发明实施例提供的一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的应用，所述复合材料能够吸附和光催化降解废水中的污染物分子，有利于水体污染的治理。
附图说明
图1是本发明实施例中的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明实施例首先提供了一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，包括生物质炭、氧化镁和金属硫化物。
优选地，所述金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料中，生物质炭的组分含量为70～90份，氧化镁的组分含量为5～20份，金属硫化物的组分含量为1～5份。
生物质炭是用生物有机物质经过炭化、活化等工序制成的一种无定形炭，具有丰富的孔隙结构、巨大比表面积、良好的吸附性能和稳定的化学性质，可被广泛用作催化剂载体和气相或液相吸附剂。
多孔性固体吸附剂可通过分子引力或化学键力的作用将污染物分子吸附在其表面从而去除水中的杂质，但在液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后易导致系统达到平衡，限制其吸附作用。生物质炭由于其具有高表面活性、大比表面积和高表面自由能的性质，是一种具有优越的吸附性能的材料。
羟基自由基是光催化反应的一种主要活性物质，对光催化氧化起决定作用，吸附于催化剂表面的氧及水合悬浮液中的OH-、H2O等均可产生羟基自由基。氧化作用既可以通过表面键合羟基的间接氧化，即粒子表面捕获的空穴氧化，又可在粒子内部或颗粒表面经价带空穴直接氧化。通过金属掺杂可对材料的吸光能力、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面产生影响，从而有效提高了其光催化性能；并且，生物质炭作为多孔吸附剂载体可以提供三维有序结构,从而增大了催化剂比表面积，产生更多的反应活性中心，提高催化剂内部的传质性能，另外，多孔结构的存在更有利于在孔道内和骨架上进行催化剂的修饰，为催化剂的改性提供方便，进而增加光催化效率；此外，氧化镁因其丰富的表面OH作用和氧空穴位，对污染物分子具有极好的吸附性能。因此，综合上述特性制备获得的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料为具有吸附-光催化双功能的复合材料，能够高效对废水污染物分子进行吸附和光催化降解。
本发明实施例还提供了如上所述的一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，参阅图1，所述制备方法包括：
步骤S10、将生物质废弃物、镁盐和金属盐于溶剂中溶解，加入氨水溶液并搅拌混合，获得混合溶液，加热使所述混合溶液的溶剂蒸发，获得混合材料。
优选地，所述生物质废弃物为制糖工业废弃物，主要为甜菜叶、甘蔗渣、甘蔗杆、玉米芯等。
优选地，所述镁盐为六水氯化镁、六水硝酸镁或七水硫酸镁；所述金属盐为六水硝酸镧、五水硝酸铋、硝酸镓水合物、九水硝酸铁、硝酸铟水合物或九水硝酸铁。
进一步优选地，按照质量份数计，所述生物质废弃物的质量份数为50～100份，所述镁盐的质量份数为5～30份，所述金属盐的质量份数为5～10份。
优选地，所述氨水溶液为10％～23％的氨水溶液，所述加入的氨水溶液的体积为15mL～55mL。
优选地，所述步骤S10具体包括：
步骤S101、按照预定的质量份数比例将生物质废弃物、镁盐、金属盐置入盛有溶剂的配料罐中搅拌溶解，往所述配料罐中加入氨水溶液并搅拌混合，获得混合溶液；
其中，所述溶剂为去离子水，所述溶剂的用量为300mL～800mL，配料罐在室温下的搅拌速度为200r/min～500r/min。
将所述混合溶液加热升温并持续搅拌使得溶剂完全蒸发，获得所述混合材料；其中，混合悬浮液的加热温度为50℃～80℃。
步骤S20、将所述混合材料置于反应炉中，在H2S和N2的混合气体气氛中焙烧，获得焙烧产物。
优选地，所述步骤S20具体包括：将所述混合材料置于高温转炉中，向所述高温转炉通入H2S和N2的混合气体，在所述H2S和N2的混合气体气氛下加热升温至预设的焙烧温度后进行恒温焙烧，获得焙烧产物。
优选地，所述高温转炉的转速为5r/min～30r/min，所述高温转炉的升温速率为5℃/min～15℃/min，所述焙烧的温度为450℃～850℃，所述焙烧的时间为2h～6h。
进一步优选地，所述H2S和N2的混合气体中，H2S的体积分数为5％～30％，所述H2S和N2的混合气体的通入流速为50mL/min～100mL/min。
优选地，所述步骤S20反应过程中产生的废气采用石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理，得到的钙盐混合物进行过滤、干燥，达标后堆放。
进一步优选地，所述石灰水的浓度为0.3g/L～3.0g/L，所述石灰水的流速为5L/min～15L/min；所述石灰水吸收的废气的主要成分为H2O、H2S、N2、CO2，所述废气的流速为120mL/min～160mL/min。
步骤S30、将所述焙烧产物在H2S和N2的混合气体气氛中降温，获得所述复合材料。
优选地，所述步骤S30具体包括：
步骤S301、将所述焙烧产物在H2S和N2的混合气体气氛中降温至室温；
其中，所述焙烧产物的降温速率为5℃/min～20℃/min；所述H2S和N2的混合气体中，H2S的体积份数为5％～30％，所述H2S和N2的混合气体的通入流速为30mL/min～50mL/min。
步骤S302、将降温后的焙烧产物进行洗涤并恒温干燥，获得所述复合材料；
具体地，将降温后的焙烧产物转移至洗涤罐中，用去离子水或无水乙醇洗涤后进行恒温干燥，获得所述复合材料。
优选地，所述去离子水或无水乙醇的用量为50mL～150mL，所述恒温干燥的温度为60℃～80℃。
将所述焙烧产物进行洗涤并分离后可获得金属硫化物/氧化镁-生物质炭复合浆料和硝酸钠溶液。其中，将所述金属硫化物/氧化镁-生物质炭复合浆料进行干燥后可获得金属硫化物/氧化镁-生物质炭复合材料，即所述金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料；将所述硝酸铵溶液进行蒸发浓缩后可回收利用所述硝酸铵。
本发明采用制糖工业废弃物为原料制备所述金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，实现了对制糖工业废弃物的资源化利用，有利于解决大量制糖工业废弃物因无可靠、成熟、有效的利用方法，大多采取了就地堆放或焚烧处理导致的土地、资金的浪费问题以及环境污染问题。并且，反应过程中产生的废气采用石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理，得到的钙盐混合物进行过滤、干燥，达标后堆放，有利于减少三废排放对生态环境的破坏。
本发明实施例还提供了如上所述的一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的应用，所述金属硫化物-改性生物质炭复合材料能够高效吸附和光催化降解废水中的污染物分子，有利于水体污染问题的治理。
以下将结合具体的实施例来说明上述金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方法和应用，本领域技术人员所理解的是，下述实施例仅是本发明上述金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料及其制备方法和应用的具体示例，而不用于限制其全部。
实施例1
步骤一、称取80g甘蔗渣、15g氯化镁(MgCl2·6H2O)和3g硝酸铟(In(NO3)3·xH2O)置入盛有400mL去离子水的配料罐中，往所述配料罐中加入30mL氨水并在室温下以转速300r/min搅拌0.5h，获得混合溶液。将所述混合溶液加热升温至60℃并恒温搅拌至去离子水完全蒸发，获得混合材料。
步骤二、将所述混合材料送至转速为10r/min的高温转炉中，通入H2S体积分数为10％、流速为65mL/min的H2S/N2混合气体排除炉中空气，并在所述H2S和N2的混合气体气氛下以10℃/min升温至600℃且恒温焙烧3h，获得焙烧产物。
该反应过程中产生的废气采用2L/min的石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理。
步骤三、将所述焙烧产物在H2S体积分数为10％、流速为40mL/min的H2S/N2混合气氛中以5℃/min降温至室温后将其转移至洗涤罐中，加入120mL去离子水洗涤，获得混合浆料。将所述混合浆料在60℃下恒温干燥，得到In2S3掺杂的MgO-生物质炭复合材料，记为1-In2S3/MgO-生物质炭，其中，各组分比例为：3％的In2S3、12％的MgO和85％的生物质炭。
将所述复合材料用于去除废水中的污染物分子，在吸附1h和可见光降解1h特定条件下，该材料可吸附44.6％、降解53.6％的抗生素盐酸四环素(200mg/L)；
可吸附51.8％、降解43.4％的盐酸环丙沙星(300mg/L)；可吸附67.2％、降解30.9％的罗丹明B(200mg/L)；可吸附65.8％降解32.5％的亚甲基蓝(500mg/L)。
实施例2
步骤一、称取85g甘蔗渣，20g氯化镁(MgCl2·6H2O)和3g硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)入盛有600mL去离子水的配料罐中，往所述配料罐中加入40mL氨水并在室温下以转速400r/min搅拌0.5h，获得混合溶液。将所述混合溶液加热升温至60℃并恒温搅拌至去离子水完全蒸发，获得混合材料。
步骤二、将所述混合材料送至转速为10r/min的高温转炉中，通入H2S体积分数为10％、流速为60mL/min的H2S/N2混合气体排除炉中空气，并在所述H2S和N2的混合气体气氛下以10℃/min升温至600℃且恒温焙烧3h，获得焙烧产物。
该反应过程中产生的废气采用5L/min的石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理。
步骤三、将所述焙烧产物在H2S体积分数为10％、流速为40mL/min的H2S/N2混合气氛中以5℃/min降温至室温后将其转移至洗涤罐中，加入160mL去离子水洗涤，获得混合浆料。将所述混合浆料在60℃下恒温干燥，获得La2S3掺杂的MgO-生物质炭复合材料，记为2-La2S3/MgO-生物质炭复合材料，其中，各组分比例为：2％的La2S3、13％的MgO和85％的生物质炭。
将所述复合材料用于去除废水中的污染物分子，在吸附1h和可见光降解1h特定条件下，该材料可吸附61.8％、降解35.2％的抗生素盐酸四环素(200mg/L)；
可吸附66.2％、降解32.4％的盐酸环丙沙星(300mg/L)；可吸附67.2％、降解31.9％的罗丹明B(200mg/L)；可吸附65.3％降解32.7％的亚甲基蓝(500mg/L)。
实施例3
步骤一、称取85g甜菜渣，25g氯化镁(MgCl2·6H2O)和3g硝酸铟(In(NO3)3·xH2O)入盛有400mL去离子水的配料罐中，往所述配料罐中加入30mL氨水并在室温下以转速300r/min搅拌0.5h，获得混合溶液。将所述混合溶液加热升温至70℃并恒温搅拌至去离子水完全蒸发，获得混合材料。
步骤二、将所述混合材料送至转速为15r/min的高温转炉中，通入H2S体积分数为10％、流速为80mL/min的H2S/N2混合气体排除炉中空气，并在所述H2S和N2的混合气体气氛下以20℃/min升温至700℃且恒温焙烧3h，获得焙烧产物。
该反应过程中产生的废气采用15L/min的石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理。
步骤三、将所述焙烧产物在H2S体积分数为10％、流速为50mL/min的H2S/N2混合气氛中以10℃/min降温至室温后将其移至洗涤罐中，加入120mL去离子水洗涤，获得混合浆料。将所述混合浆料在80℃下恒温干燥。得到In2S3掺杂的MgO-生物质炭复合材料，记为3-In2S3/MgO-生物质炭复合材料。其中，各组分比例为：2％的In2S3、8％的MgO和90％的生物质炭。
将所述复合材料用于去除废水中的污染物分子，在吸附1h和可见光降解1h特定条件下，该材料可吸附65.2％、降解33.7％的抗生素盐酸四环素(200mg/L)；
可吸附54.6％、降解44.5％的盐酸环丙沙星(300mg/L)；可吸附67.4％、降解31.7％的罗丹明B(200mg/L)；可吸附62.3％降解32.5％的亚甲基蓝(500mg/L)。
实施例4
步骤一、称取85g玉米芯，30g氯化镁(MgCl2·6H2O)和3g硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)入盛有600mL去离子水的配料罐中，往所述配料罐中加入35mL氨水并在室温下以转速200r/min搅拌1h，获得混合溶液。将所述混合溶液加热升温至60℃并恒温搅拌至去离子水完全蒸发，获得混合材料。
步骤二、将所述混合材料送至转速为20r/min的高温转炉中，通入H2S体积分数为10％、流速为60mL/min的H2S/N2混合气体排除炉中空气，并在所述H2S和N2的混合气体气氛下以10℃/min升温至600℃且恒温焙烧3h，获得焙烧产物。
该反应过程中产生的废气采用5L/min的石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理。
步骤三、将所述焙烧产物在H2S体积分数为10％、流速为40mL/min的H2S/N2混合气氛中以5℃/min降温至室温后将其转移至洗涤罐中，加入160mL去离子水洗涤，获得混合浆料。将所述混合浆料在60℃下恒温干燥。得到In2S3掺杂的MgO-生物质炭复合材料，记为4-In2S3/MgO-生物质炭复合材料，其中，各组分比例为：1％的La2S3、9％的MgO和90％的生物质炭。
将所述复合材料用于去除废水中的污染物分子，在吸附1h和可见光降解1h特定条件下，该材料可吸附65.2％、降解33.6％的抗生素盐酸四环素(200mg/L)；
可吸附66.4％、降解32.4％的盐酸环丙沙星(300mg/L)；可吸附62.2％、降解32.5％的罗丹明B(200mg/L)；可吸附66.3％降解31.8％的亚甲基蓝(500mg/L)。
实施例5
步骤一、称取60甘蔗渣，30g氯化镁(MgCl2·6H2O)和5g硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)入盛有500mL去离子水的配料罐中，往所述配料罐中加入20mL氨水并在室温下以转速300r/min进行搅拌1.5h，获得混合溶液。将所述混合溶液加热升温至70℃并恒温搅拌至去离子水完全蒸发，获得混合材料。
步骤二、将所述混合材料送至转速为10r/min的高温转炉中，通入H2S体积分数为10％、流速为80mL/min的H2S/N2混合气体排除炉中空气，并在所述H2S和N2的混合气体气氛下以10℃/min升温至550℃且恒温焙烧4h，获得焙烧产物。
该反应过程中产生的废气采用10L/min的石灰水逆流吸收，吸收后的废气经检测达标后排空，废液经蒸发得到的固废交给第三方公司处理。
步骤三、将所述焙烧产物在H2S体积分数为10％、流速为50mL/min的H2S/N2混合气氛中以5℃/min降温至室后将其转移至洗涤罐中，加入130mL去离子水洗涤，获得混合浆料。将所述混合浆料在65℃下恒温干燥，获得Bi2S3掺杂的MgO-生物质炭复合材料，记为5-Bi2S3/MgO-生物质炭复合材料，其中，各组分比例为：5％的Bi2S3、15％的MgO和80％的生物质炭。
将所述复合材料用于去除废水中的污染物分子，在吸附1h和可见光降解1h特定条件下，该材料可吸附64.5％、降解34.8％的抗生素盐酸四环素(200mg/L)；
可吸附67.2％、降解36.4％的盐酸环丙沙星(300mg/L)；可吸附61.8％、降解37.9％的罗丹明B(200mg/L)；可吸附74.3％降解22.5％的亚甲基蓝(500mg/L)。
本发明实施例提供的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，包括生物质炭、氧化镁和金属硫化物，是一种具有吸附-光催化双功能的复合材料。其中，所述氧化镁因其丰富的表面OH作用和氧空穴位，对污染物分子具有极好的吸附性能；所述生物质炭具有丰富的孔隙结构、巨大比表面积、良好的吸附性能和稳定的化学性质，可广泛用作催化剂载体和气相或液相吸附剂；通过金属掺杂可对材料的吸光能力、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面产生影响，从而可提高复合材料的光催化性能，因此，所述复合材料能够对废水污染物分子进行高效吸附和光催化降解，有利于解决水体污染治理问题。并且，所述复合材料采用制糖工业废弃物为原料进行制备，实现了对制糖工业废弃物的资源化利用，解决了因其造成的资源浪费和环境污染问题。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，其特征在于，所述复合材料包括生物质炭、氧化镁和金属硫化物。
2.根据权利要求1所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料，其特征在于，所述复合材料，按照质量份数计，生物质炭的组分含量为70～90份，氧化镁的组分含量为5～20份，金属硫化物的组分含量为1～5份。
3.一种如权利要求1或2所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S10、将生物质废弃物、镁盐和金属盐于溶剂中溶解，加入氨水溶液并搅拌混合，获得混合溶液，加热并持续搅拌使所述混合溶液的溶剂蒸发，获得混合材料；
步骤S20、将所述混合材料置于反应炉中，在H2S和N2的混合气体气氛中焙烧，获得焙烧产物；
步骤S30、将所述焙烧产物在H2S和N2的混合气体气氛中降温，获得所述复合材料。
4.根据权利要求3所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S10中，所述生物质废弃物为制糖工业废弃物，所述镁盐为六水氯化镁、六水硝酸镁或七水硫酸镁，所述金属盐为六水硝酸镧、五水硝酸铋、硝酸镓水合物、九水硝酸铁、硝酸铟水合物或九水硝酸铁；
按照质量份数计，所述生物质废弃物的质量份数为50～100份，所述镁盐的质量份数为5～30份，所述金属盐的质量份数为5～10份。
5.根据权利要求3-4任一所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括：
按照预定的质量份数比例将生物质废弃物、镁盐、金属盐置入盛有溶剂的配料罐中搅拌溶解，往所述配料罐中加入氨水溶液并搅拌混合，获得混合溶液；
将所述混合溶液加热升温并持续搅拌使得溶剂完全蒸发，获得所述混合材料。
6.根据权利要求3所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：将所述混合材料置于高温转炉中，向所述高温转炉通入H2S和N2的混合气体，在所述H2S和N2的混合气体气氛下加热升温至预设的焙烧温度后进行恒温焙烧，获得焙烧产物。
7.根据权利要求6所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温转炉的升温速率为5℃/min～15℃/min，所述焙烧的温度为450℃～850℃。
8.根据权利要求3所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括：
将所述焙烧产物在H2S和N2的混合气体气氛中降温至室温；
将降温后的焙烧产物进行洗涤并恒温干燥，获得所述复合材料；
其中，所述焙烧产物的降温速率为5℃/min～20℃/min，所述焙烧产物的干燥温度为60℃～80℃。
9.根据权利要求6-8任一所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述H2S和N2的混合气体中，H2S体积分数为5％～30％；所述步骤S20中，所述H2S和N2的混合气体的通入流速为50mL/min～100mL/min；所述步骤S30中，所述H2S和N2的混合气体的通入流速为30mL/min～50mL/min。
10.一种如权利要求1或2所述的金属硫化物掺杂氧化镁-生物质炭复合材料在水体污染治理中的应用。
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