CN113648972A - 一种新型铁基生物炭材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型铁基生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：将芦苇秆进行粉碎，并过筛网以备用；将生物炭热解后筛网备用；将壳聚糖溶于乙酸中，搅拌均匀，然后加入FeSO4，得到Fe2+‑CS的混合物；加入生物碳，并逐渐滴加Na2S溶液，生成悬浮液，对悬浮液进行离心得到混合物，然后将混合物置于真空干燥机中进行干燥，干燥后过筛网，即制成铁基生物炭材料。生物炭为铁基提供大比表面积载体的同时，可以改良土壤生物特性。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，尤其是一种新型铁基生物炭材料的制备方法。
背景技术
铬是一种重要的化学工业原料，近几十年来，随着工业的发展，人类通过各种生产活动将大量的铬释放到环境中，使环境中的铬严重超标，造成铬环境污染。铬广泛应用于电镀、皮革鞣制、印刷、印染、钢铁和金属合金生产、冶炼、造纸、纺织、化肥和农药制造等行业，产生的含铬工业废物和废水排入自然环境后，使水体、大气、土壤被严重污染，引发生态及人体健康问题。
铬污染土壤的治理技术中，固化/稳定技术是应用最广泛也是最有效的技术。但目前固化/稳定化技术使用的化学试剂，大多存在处理污染物的同时损害土壤的生物特性、试剂原材料价格高、制备方法困难等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型铁基生物炭材料的制备方法，以解决目前铬污染土壤治理所需试剂处理污染物的同时损害土壤的生物特性、试剂原材料价格高、制备方法困难等问题。
一种新型铁基生物炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将芦苇秆进行粉碎，作为生物炭原料，并过筛网以备用；
将生物原料在450℃下恒温热解2个小时；在热解过程中持续通氮气，保持无氧氛围；冷却后收集所制得的生物炭过筛网备用。
步骤2，将壳聚糖溶于50mL质量浓度为2％的乙酸中，搅拌均匀，然后加入FeSO4，将混合物搅拌均匀，得到Fe2+-CS的混合物；
步骤3，将生物炭加入Fe2+-CS的混合物中，搅拌均匀后，逐渐滴加Na2S溶液，使得生成的FeS颗粒沉积在生物炭表面，所得悬浮液中含有FeS、壳聚糖和生物炭；。
步骤4，将制备的悬浮液进行离心得到混合物，然后将混合物置于真空干燥机中进行干燥，干燥后过筛网，即制成铁基生物炭材料。
进一步的，步骤1中粉碎后的芦苇秆过40目标准筛网；冷却后的生物碳过100目标准筛网；
进一步的，步骤3所得悬浮液中FeS、壳聚糖和生物炭的质量比为2:2:1，用FeS:CS:BC＝2:2:1来表示。
进一步的，步骤4中混合物干燥后过100目标准筛网。
进一步的，芦苇杆、壳聚糖、硫酸亚铁、硫化钠的质量比例为：3:2:3:3。
有益效果：本发明开发一种新型铁基生物炭材料的制备方法，技术方案采用芦苇杆、壳聚糖、硫酸亚铁、硫化钠主要原料，原材料价格低廉、制备方法简单，且生物炭为铁基提供大比表面积载体的同时，可以改良土壤生物特性。经对开发的新型铁基生物炭材料试验表征，其比表面积高达4.49m2/g；材料对100ppmCr(VI)的去除率可达97.8％。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案进一步说明。本发明的一种新型铁基生物炭材料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，将芦苇秆自然风干后进行粉碎，作为生物炭原料，并40过目标准筛网以备用；
将生物炭原料在450℃下恒温热解2个小时。在整个热解过程中需要持续通氮气，保持无氧氛围。冷却后收集所制得的生物炭过100目标准筛网备用。
步骤2，将壳聚糖溶于50mL质量浓度为2％的乙酸中，搅拌均匀，然后加入FeSO4，将混合物搅拌均匀，得到Fe2+-CS的混合物。
步骤3，将生物炭加入步骤2得到的混合物中，搅拌均匀后，逐渐滴加Na2S溶液，使得生成的FeS颗粒沉积在生物炭表面，所得悬浮液中含有FeS、壳聚糖和生物炭；其中硫化铁、壳聚糖、生物炭的质量比为2:2:1，用FeS:CS:BC＝2:2:1来表示。
原材料中芦苇杆、壳聚糖、硫酸亚铁、硫化钠的质量比例为：3:2:3:3。
步骤4，将制备的悬浮液进行离心，然后将混合物置于真空干燥机中进行干燥，干燥后收集材料并过100目标准筛网，即制成铁基生物炭材料。
所述材料的有效成分为硫酸亚铁和硫化钠，生物炭提供大比表面积的载体，壳聚糖用于对硫酸亚铁和硫化钠反应过程的控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于技术领域的技术人员来说，再不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干润饰和改进，这些润饰和改进也应该视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种新型铁基生物炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将芦苇秆干进行粉碎，作为生物炭原料，并过筛网以备用；
将生物炭原料在450℃下恒温热解2个小时；在热解过程中持续通氮气，保持无氧氛围；冷却后收集所制得的生物炭过筛网备用；
步骤2，将壳聚糖溶于50mL质量浓度为2％的乙酸中，搅拌均匀，然后加入FeSO4，将混合物搅拌均匀，得到Fe2+-CS的混合物；
步骤3，将生物炭加入Fe2+-CS的混合物中，搅拌均匀后，逐渐滴加Na2S溶液，使得生成的FeS颗粒沉积在生物炭表面，所得悬浮液中含有FeS、壳聚糖和生物炭；
步骤4，将制备的悬浮液进行离心得到混合物，然后将混合物置于真空干燥机中进行干燥，干燥后过筛网，即制成铁基生物炭材料。
2.根据权利要求1所述一种新型铁基生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤1中粉碎后的芦苇秆过40目标准筛网；冷却后的生物碳过100目标准筛网。
3.根据权利要求1所述一种新型铁基生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤3所得悬浮液中FeS、壳聚糖和生物炭的质量比为2:2:1。
4.根据权利要求1所述一种新型铁基生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤4中混合物干燥后过100目标准筛网。
5.根据权利要求1所述一种新型铁基生物炭材料的制备方法，其特征在于，芦苇杆、壳聚糖、硫酸亚铁、硫化钠的质量比例为：3:2:3:3。
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