CN114345299B

CN114345299B - 同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN114345299B
Application number: CN202210276135.5A
Authority: CN
Inventors: 丁永祯; 陈辰; 杨凤霞; 张克强; 支苏丽; 申锋; 仇茉; 李梓君
Original assignee: Agro Environmental Protection Institute Ministry of Agriculture
Current assignee: Agro Environmental Protection Institute Ministry of Agriculture
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2042-03-21
Also published as: CN114345299A

Abstract

本发明属于吸附材料领域，涉及一种同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料及其制备方法，包括如下步骤：⑴待生物质自然干燥后将其磨碎；⑵称取干燥的生物质粉末与γFe₂O₃粉末混合，并对混合物进行球磨；⑶称取球磨后的混合物磁化、冷冻干燥；⑷称冷冻干燥的混合物粉末热解后再磁化得产物。本发明以高纤维素含量的农业废弃物泥炭为原料，以不同方法和条件参数制备铁碳复合材料，测试其对水中镉和土霉素的同步吸附效果。从中比选出镉吸附效率96.67%、土霉素吸附效率98.56%的铁碳复合材料，具有较好的镉、土霉素同步吸附效果。

Description

同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料吸附技术领域，具体涉及一种同步吸附水中镉和土霉素的高效铁碳复合材料及其制备方法。

背景技术

重金属和抗生素污染，是我国当前面临的主要的环境问题之一。2014年公布的“全国土壤污染调查公报”显示，我国土壤总超标率为 16.1%，耕地土壤超标率为19.4%，重金属占全部超标点位的82.8%，其中我镉的超标率最高（7.0%）。抗生素污染也是当面面临的重大环境问题之一，由于其性质相对稳定，具有一定的持久性，易于在环境中残留。每年有大量的土霉素通过生物体排泄和地表径流进入水环境中，造成部分水体土霉素过高积累，严重威胁水生生态系统。相关研究中，地表水四环素类抗生素浓度有时可达110～4200 ng/L，而一般城市污水或医院废水的抗生素浓度多为μg/L级。

生物炭（Biochar）因其原始生物质来源广泛、成本低廉，在热解过程中产生了疏松多孔结构和大量含氧官能团，一直作为环境修复领域高性价比污染物吸附材料发挥着重要作用。然而对于用于特定目的的生物炭合成，选择合适的原料材料和热解条件是具有挑战性的，此外，生物炭的性质及其对有机和无机污染物的吸附性能是完全不可预测的。大量研究表明，不同原料和热解条件制备的生物炭对抗生素的吸附效果有很大的差异，这是因为不同原料及热解条件制备的生物炭孔隙结构、灰分含量、pH和元素组成等理化性质存在很大的差异。已经报道了热解条件对源自特定类型生物质的生物炭的物理和化学性质的影响。因此生物炭的潜力尚未得到充分挖掘，各种改性生物炭层出不穷。

纳米零价铁（nZVI）比表面积大、具有高表面能、表面活性强，修复效率高，制备简便，绿色无污染，是环境修复领域极具开发潜力的材料之一，然而纳米零价铁的化学性质较为活跃，使其在环境中非常不稳定，易氧化、易团聚。因此将纳米零价铁负载到具有多孔结构的材料可以弥补这些缺点，并能够充分发挥二者的吸附性能。有研究发现在50 min内负载纳米零价铁生物炭对抗生素头孢噻肟（CFX）的去除率高达92%，证实生物炭材料和纳米材料复合可以表现出很强的吸附还原协同作用，同时这种协同作用的存在为高效使用nZVI/生物炭复合材料提供了理论依据。

目前，国内外关于介质和功能材料针对单一重金属或抗生素去除的研究颇多，但能够实现同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料目前尚未见报道。因此本发明在现有方法基础上，对制备条件进行分析、优化，筛选新型、高效、可回收的重金属、抗生素同步吸附铁碳复合材料，将有助于解决重金属、抗生素复合污染的实际问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种同步吸附水中镉和土霉素的高效铁碳复合材料及其制备方法，一方面可以实现农业废弃物泥炭的资源化利用，另一方面，得到的铁碳复合材料可以实现对Cd(Ⅱ)和土霉素的高效同步吸附去除，对污染控制和治理具有特殊意义，且制备方法简单，原料来源丰富，成本低廉，有利于其在工业推广。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种吸附水中镉和土霉素的高效铁碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

⑴待生物质自然干燥后将其磨碎，并通过80-100目筛（0.15mm），收集生物质粉末于100-105℃烘箱烘干至恒重；

⑵称取干燥的生物质粉末与γFe₂O₃粉末混合，并对混合物进行球磨；

⑶称取球磨后的混合物，分散于去离子水中，采用电磁场发生器产生近似均匀磁场，调节电流大小使磁场场强达到600-700 mT，将含有混合物的去离子水置于此均匀磁场中搅拌磁化25-35 min，抽滤、冷冻干燥，获得混合物粉末；

⑷称取冷冻干燥的混合物粉末，均匀放入耐高温石英舟内，再放置于管式炉的中部热解；

⑸称取热解产物，采用电磁场发生器产生近似均匀磁场，调节电流大小使磁场场强达到250-300 mT，在此均匀磁场中磁化5-10 min，抽滤、冷冻干燥以获得高效铁碳复合材料。

而且，所述生物质是泥炭。

而且，所述球磨的不锈钢研磨罐规格为50mL，不锈钢球磨珠φ=5mm。

而且，所述生物质粉末与γFe₂O₃粉末物料比重量比为20:1；球料比为1:10；球磨转速为300r/min；球磨时间为2h。

而且，所述热解条件为：氮气流速为100mL/min；热解温度为800℃；热解时间为1h；升温速率为13K/min。

而且，高效铁碳复合材料吸附方法为：吸附质溶液包括5 μM/L的硝酸镉水溶液和50 mg/L的土霉素水溶液；恒温振荡器参数设置：转速为250 r/min，环境温度为25℃，震荡时间24 h；过滤使用的滤膜为0.45 μm微孔滤膜。

本发明进行镉、土霉素同步吸附试验。用四水合硝酸镉[Cd(NO₃)₂·4H₂O]和10%（v:v）硝酸配制浓度为5 μM/L的Cd(Ⅱ)溶液；配制浓度为50 mg/L的土霉素水溶液。取20 mL吸附质溶液于50 mL离心管中，加入0.05 g制得的铁碳复合材料，设置转速为250 r/min，环境温度为25℃，在恒温振荡器中震荡24 h。之后以0.45 μm的微孔滤膜进行过滤。利用电感耦合等离子体质谱仪（Agilent ICP-MS 7500，美国安捷伦）测定滤液镉含量；利用高效液相色谱仪（Agilent HPLC1260，美国安捷伦）测定滤液土霉素含量。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明以高纤维素含量的农业废弃物——泥炭为原料，以不同方法和条件参数制备铁碳复合材料，测试其对水中镉和土霉素的同步吸附效果。从中比选出镉吸附效率96.67%、土霉素吸附效率98.56%的铁碳复合材料，具有较好的镉、土霉素同步吸附效果。

2、该铁碳复合材料是以泥炭为原料，经球磨辅助一步热解法制备而成，其镉、土霉素同步吸附效率较相同原料制备的原始生物炭材料及经液相还原法制备的铁碳复合材料均有明显提高，且显著高于以相同方法、不同原料制备的其他铁碳复合材料，对于现有铁碳复合材料制备方法改进具有重要意义。

3、本发明中采用球磨辅助一步热解法制备的零价铁-泥炭生物炭，这一铁碳复合材料比表面积358.68 m²/g，总孔容0.170 cm³/g，具有更高的物理吸附性能；材料零价铁负载率高，表面存在稳固的C-Fe共价键和羟基、不饱和键等官能团，具有更高的化学吸附性能。球磨辅助一步热解法大大地提高了原始材料的同步吸附效果，更优于采用传统液相还原法产品的吸附效果。且材料本身的零价铁具有铁磁性，被磁化后即使离开磁场，还会存在剩磁，具有一定的磁记忆效应，而不同强度的磁化处理会影响零价铁的反应活性并提升其磁性，强磁场磁化有利于物理吸附机制主导的金属离子吸附，弱磁场磁化有利于螯合等化学吸附机制主导的抗生素吸附，因此材料针对镉和土霉素的吸附都相应地得到了强化，并可通过施加磁场实现吸附后材料的完全回收，不会对环境产生二次污染。

4、本发明采用球磨辅助一步热解法制备铁碳复合材料操作简便，所选原材料来源广泛、成本低、效率高，实现了“农业废弃物资源化”。适于进行工业化推广。

5、本发明公开了一种同步吸附水中镉和土霉素的高效铁碳复合材料及其制备方法，首先以泥炭为原料，按物料比20:1与γFe₂O₃球磨制得混合物，然后按以下参数热解球磨混合物：氮气流速：100mL/min，热解温度：800℃，热解时间：1h，升温速率：13K/min。并于热解前后进行磁化处理以改善材料吸附能力与磁性。本发明实现了水中镉和土霉素的同步吸附，其中材料镉吸附率达96.67%，土霉素吸附率高达98.56%。相较对比例中原始生物炭材料和传统液相还原法制备的铁碳复合材料，本发明描述的球磨辅助一步热解法操作简便、成本低廉、产品稳定性好、表面存在较多微孔结构和极性官能团、其吸附效率大大高于相同原料制备的原始生物炭、可在外加磁场下实现完全回收、产率高，适宜工业推广。

附图说明

图1是N800-BM-nZVI-BC扫描电镜（SEM）图；

图2是N800PBC扫描电镜（SEM）图；

图3是N800-nZVI-BC扫描电镜（SEM）图；

图4是N800-BM-nZVI-BC傅里叶红外光谱分析（FTIR）图；

图5是N800PBC傅里叶红外光谱分析（FTIR）图；

图6是N800-nZVI-BC傅里叶红外光谱分析（FTIR）图；

图7是N800-BM-nZVI-BC在外加磁场下的回收效果，其中：a)施加磁场前；b)施加磁场后。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明中生物质是泥炭，原产地中国辽宁省抚顺市。管式炉购自天津中环仪器公司，型号为SK-G06123K。行星球磨机购自弗尔德仪器设备有限公司，型号为Retsch PM100，不锈钢研磨罐规格为50mL，不锈钢球磨珠φ=5mm。

实施例1

一种同步吸附水中镉和土霉素的高效铁碳复合材料，制备方法如下：

⑴首先泥炭（原产地：辽宁抚顺）生物质自然干燥后将其磨碎，并通过100目筛（0.15mm），收集生物质粉末于105℃烘箱烘干至恒重，并用封口袋保存于干燥器内。

⑵称取一定量干燥的生物质粉末与γFe₂O₃粉末，按物料比泥炭：γFe₂O₃粉末重量比20:1混合，将混合物用封口袋保存于干燥器内。之后按球料比1:10（不锈钢球磨珠φ=5mm）称取球磨珠与干燥的混合物粉末适量于50mL不锈钢研磨罐中，将球磨罐固定于行星球磨机（弗尔德仪器设备有限公司，Retsch PM100），执行转速为300r/min、球磨时间为2h的球磨程序，用封口袋收集球磨后的混合物保存于干燥器内。

⑶称取500 g球磨后的混合物，分散于去离子水中，采用电磁场发生器产生近似均匀磁场，调节电流大小使磁场场强达到700 mT，时间30 min将该分散系置于此均匀磁场中搅拌磁化30 min，抽滤、冷冻干燥，获得混合物粉末（磁场分散加冷冻干燥处理记为F-L处理）；

本步骤中，在水中进行磁化是为了增加γFe2O3粉末与生物质粉末的充分接触，因γFe2O3粉末具有磁性，易于相互聚集，根据申请人多次实验，球磨后依然不能保证有效地将铁粉与生物质粉末充分接触，通过调整磁场强度（200、300、500、700mT），在500-700mT交变磁场条件下，能够有效改善材料中含铁颗粒的分散性，增强含铁颗粒同生物质颗粒的结合比率，通过对比文件发现，针对镉的吸附效果能够提高近10%，土霉素的吸附效果能够提高近8%。

本步骤中还包括冷冻干燥，将粉末采用多种形式干燥，包括热风、常温空气等干燥，通过比较发现，冷冻干燥在干燥过程中，对材料干扰最小，且经过抽真空的过程，这一过程中，粉末中的铁能够最大限度跟氧气接触，限制了颗粒表面氧化膜厚度，进一步提高吸附效果。通过比较发现，不同干燥方式下，冷冻干燥能够提高5-8%的吸附率。

⑷称取一定量的球磨混合物粉末按对比例1中原始生物炭的热解过程热解（温度为400℃或者800℃），并于热解后进行二次增强磁化，场强300 mT，时间5 min，在电磁场发生器（苏州泰思特电子科技有限公司，PFMF-4108G）下进行磁化处理，并抽滤、冷冻干燥48h，以改善材料吸附能力与磁性，可得球磨辅助一步热解法制备的铁碳复合材料，分别标记为：N400-BM-nZVI-BC，N800-BM-nZVI-BC。收集制备好的nZVI/生物炭复合材料，将其保存于充氮的手套箱中。

批量镉吸附试验：用四水合硝酸镉[Cd(NO₃)₂·4H₂O]和10%（v:v）硝酸配制浓度为5μM/L的溶液作为吸附质溶液，取20 mL吸附质溶液于50 mL离心管中，分别加入0.05 g制得的吸附材料，设置转速为250 r/min，环境温度为25℃，在恒温振荡器中震荡24 h。之后以0.45 μm的微孔滤膜进行过滤。利用电感耦合等离子体质谱仪（Agilent ICP-MS 7500，美国安捷伦）测定滤液镉含量，每组设置3个平行试验。

数据处理：所有数据采用Origin软件进行整理，统计分析采用单因素方差分析(SPSS Inc，Chicago，IL，USA)，各处理之间的显著性差异小于5%。以球磨辅助一步热解法制备的铁碳复合材料镉吸附率见下表。

由表可知，较高热解温度下（800℃）下以球磨辅助一步热解法制备的铁碳复合材料具有较好的镉吸附效果，其中，N800-BM-nZVI-BC（F-L）镉吸附率高达96.67%，吸附效果最好。

实施例2

以球磨辅助一步热解法制备铁碳复合材料的过程同实施例1。

批量OTC吸附试验：配制浓度为50 mg/L的土霉素水溶液作为吸附质溶液，取20 mL吸附质溶液于50 mL离心管中，分别加入0.05 g制得的吸附材料，设置转速为250 r/min，环境温度为25℃，在恒温振荡器中震荡24 h。之后以0.45 μm的微孔滤膜进行过滤。利用高效液相色谱仪（Agilent HPLC1260，美国安捷伦）测定滤液土霉素含量，每组设置3个平行试验。

数据处理同实施例1。以球磨辅助一步热解法制备的铁碳复合材料土霉素吸附率见下表。

由表可知，N800-BM-nZVI-BC（F-L）土霉素吸附率高达98.56%。其吸附效率较N400-BM-nZVI-BC显著提高，对水中土霉素有极好的吸附效果。

实施例3

对以球磨辅助一步热解法制备的零价铁-泥炭生物炭进行材料表征试验，包括：将5 g生物炭与50 mL去离子水混合搅拌30 min，静置60 min后用pH计（PHS-3C，中国雷磁）测定其pH；采用元素分析仪（UNICUBE，德国元素）对生物炭进行元素（C、H、N、S、O）分析；利用电感耦合等离子体质谱仪（Agilent ICP-MS 7700，美国安捷伦）测定生物炭Fe含量；采用全自动比表面积与孔隙度分析仪（AUTOSORB-1，美国康塔）测定其比表面积及孔径结构；采用傅里叶红外光谱仪（Nicolet iS50，美国赛默飞世尔）测定其表面官能团。

数据处理：用SPSS 26.0软件进行多重比较检验（P<0.05），确定各种处理之间的差异；用OMNIC 8软件对FTIR光谱进行了平滑处理，并对基线进行了校正和标准化；用Origin2019软件绘图。

热解过程中零价铁可能被氧化而发生如下反应：

2Fe⁰+O₂+2H₂O→2Fe²⁺+4OH^-

N800-BM-nZVI-BC（F-L）自身有较高的pH，将有助于重金属的沉淀，降低重金属在液相的移动能力，从而达成对重金属的固定。N800-BM-nZVI-BC产率较高，表明球磨辅助一步热解法有助于减少热解过程中损失。N800-BM-nZVI-BC（F-L）中较高的铁含量表明泥炭本身可能含有一定量的铁。H/C越低，材料芳香性越好，表明热解过程中材料中碳原子形成了大量含不饱和键的共轭体系。O/C越低，生物炭碳稳定性较高，O/C低于0.2的生物炭可以被认为是最稳定的，预计半衰期超过1000年。N800-BM-nZVI-BC稳定性较好，可适应较为复杂的化学环境。(O+N)/C越低，生物炭疏水性越强。N800-BM-nZVI-BC疏水性不高，表明其表面可能存在一定数量的极性官能团。N800-BM-nZVI-BC（F-L）比表面积较高，内部存在一定数量的孔隙结构，其中微孔（孔径≤2 nm）占有较大比例。观察N800-BM-nZVI-BC（F-L）扫描电镜图（图1）发现，其表面粗糙，呈不规则形态，可见明显孔隙，并有较多微小铁颗粒覆盖其表面。分析N800-BM-nZVI-BC（F-L）的傅里叶红外光谱（图4）可以发现，463.40 cm^-1处存在较强的C-Fe吸收峰，579.32 cm^-1处还有中等强度的O-Fe吸收峰，表明零价铁成功、稳定的负载在碳材料表面，而零价铁具有铁磁性，被磁化后即使离开磁场，还会存在剩磁，具有一定的磁记忆效应。因此，制备过程中反复的磁化处理强化了零价铁的磁性，使材料能够方便、完全地通过施加磁场进行回收（图7），此外，在1083.89 cm^-1处和700-800 cm^-1之间分别存在一个较强的羟基吸收峰和若干中等强度的不饱和键吸收峰，这些基团的存在加强了材料对于污染物的吸附能力。

对比例1（不加γFe₂O₃粉末）

原始生物炭制备：取泥炭（原产地：辽宁抚顺）生物质自然干燥后将其磨碎，并通过100目筛（0.15mm），收集生物质粉末于105℃烘箱烘干至恒重，并用封口袋保存于干燥器内。之后称取一定量干燥的生物质粉末，均匀放入耐高温石英舟内，再放置于管式炉（SK-G06123K，天津中环仪器公司）的中部热解，每次石英舟放置的位置尽量一致以减小实验误差。热解过程参数按以下设置：氮气流速：100mL/min，热解温度：400℃、800℃，热解时间：1h，升温速率：6K/min，13K/min。收集制好的原始生物炭分别标记为：N400PBC，N800PBC，分装保存于充氮手套箱中。

批量镉吸附试验及数据处理同实施例1，原始生物炭镉吸附率见表4；批量OTC吸附试验及数据处理同实施例2，原始生物炭土霉素吸附率见表5。

对原始泥炭生物炭N800PBC进行材料表征试验，试验内容及数据处理同实施例3。

对比表4数据可知，800℃下热解的原始泥炭生物炭镉吸附率仅为68.94%，而实施例1中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC（F-L）镉吸附率为96.67%，镉吸附能力较原始生物炭有很大提高。而对比表5数据可知，800℃下热解的原始泥炭生物炭本就具有极好的土霉素吸附效果，吸附率高达90.12%，而实施例1中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC（F-L）土霉素吸附率为98.56%，吸附能力较原始生物炭有所提高。

表6反映了关于N800PBC元素分析、产率及其物理结构的表征结果。相较实施例3中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC（F-L），原始泥炭生物炭N800PBC碳含量、产率、pH均略低。原始泥炭生物质直接热解的烧失情况略重于经球磨辅助一步热解法。N800PBC较高的铁含量证实原始泥炭生物质中含有Fe。原始泥炭生物炭N800PBC的H/C、O/C、(O+N)/C均高于实施例3中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC（F-L），表明经球磨辅助一步热解法制备的铁碳复合材料相较原始生物炭，在材料芳香性、稳定性和疏水性方面都有所提高。原始泥炭生物炭N800PBC的比表面积、总孔容均低于实施例3中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC（F-L），而其平均孔径较高，表明球磨辅助一步热解法相对于原始生物质直接热解，能够产生更多有效的孔隙结构。观察N800PBC扫描电镜图（图2）发现，其表面也呈不规则形态，可见明显孔隙，但其表面粗糙程度低于N800-BM-nZVI-BC（F-L）（图1）。分析N800PBC的傅里叶红外光谱（图5）可以发现，由于泥炭生物质本身含铁，N800PBC在464.49 cm^-1处出现了一个较强的C-Fe吸收峰，N800PBC在1045.93 cm^-1、779.04cm^-1和694.17 cm^-1处分别存在一个较强的羟基吸收峰和两个中等强度的碳碳双键和吸收峰，这些基团在N800PBC对污染物的化学吸附中起着重要作用。

对比例2

以液相还原法制备铁碳复合材料：将已制备好的原始泥炭生物炭按物料比（Fe/C）1：1浸渍于100 mL的FeCl₃·6H₂O溶液（0.05 M）中24 h，该过程始终在室温下保持机械搅拌。向混合物中通30 min N₂以除去溶解氧，然后将100 mL硼氢化钠溶液（NaBH₄，0.2 M）滴加到混合物中，该过程保持通N₂及机械搅拌，直至硼氢化钠溶液全部加入反应体系30min之后。抽滤分离固体产物，并用大量乙醇洗涤3次。60℃下真空干燥8 h后，可得液相还原法制备的零价铁-泥炭生物炭，按原始生物炭热解温度不同分别标记为：N400-nZVI-BC，N800-nZVI-BC，分装保存于充氮手套箱中。

批量镉吸附试验及数据处理同实施例1，批量OTC吸附试验及数据处理同实施例2，以液相还原法制备的零价铁-泥炭生物炭镉、土霉素同步吸附率见表7。

表8反映了关于N800-nZVI-BC元素分析、产率及其物理结构的表征结果。相较实施例3中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC，经液相还原法制备的N800-nZVI-BC碳含量、产率、pH均更低，而其铁含量更高，这与零价铁负载方法有关。N800-nZVI-BC的H/C、O/C、(O+N)/C均大大高于实施例3中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC，表明经球磨辅助一步热解法制备的铁碳复合材料在材料芳香性、稳定性和疏水性方面都优于经液相还原法制备的铁碳复合材料。经液相还原法制备的N800-nZVI-BC比表面积大大低于实施例3中经球磨辅助一步热解法制备的N800-BM-nZVI-BC，而其总孔容和平均孔径均较高，表明N800-nZVI-BC材料的孔隙以大孔为主，由介孔提供的物理吸附能力较弱。观察N800-nZVI-BC扫描电镜图（图3）发现，其形状较规则，对比N800-BM-nZVI-BC其表面（图1）更为平滑，孔隙不够明显，且其表面被致密的铁颗粒覆盖。分析N800-nZVI-BC的傅里叶红外光谱（图6）可以发现，N800-nZVI-BC在466.81 cm^-1处出现了一个较强的C-Fe吸收峰，并且其在3440.26 cm^-1、1634.55 cm^-1、1040.25 cm^-1、778.82 cm^-1和649.28 cm^-1处分别存在一个较强的芳环吸收峰、一个中等强度的羰基吸收峰、一个较强的羟基吸收峰和两个中等强度的碳碳双键和吸收峰，这些基团在N800-nZVI-BC对污染物的化学吸附中起着重要作用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

⑴待生物质自然干燥后将其磨碎，并通过80-100目筛，收集生物质粉末于100-105℃烘箱烘干至恒重；所述生物质是泥炭；

⑶称取球磨后的混合物，分散于去离子水中，得到分散系，采用电磁场发生器产生近似均匀磁场，调节电流大小使磁场场强达到600-700 mT，将该分散系置于此均匀磁场中搅拌磁化25-35 min，抽滤、冷冻干燥，获得混合物粉末；

⑷称冷冻干燥的混合物粉末，均匀放入耐高温石英舟内，再放置于管式炉的中部热解；

⑸称取热解产物，采用电磁场发生器产生近似均匀磁场，调节电流大小使磁场场强达到250-300 mT，在此均匀磁场中磁化5-10 min，抽滤、冷冻干燥以获得铁碳复合材料；

所述生物质粉末与γFe₂O₃粉末物料比重量比为15-20:1；球料比为1:8-10；球磨转速为280-300r/min；球磨时间为1.5-2h；

所述热解条件为：氮气流速为100mL/min；热解温度为800℃；热解时间为1h；升温速率为13K/min。

2.根据权利要求1所述的同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨的不锈钢研磨罐规格为50mL，不锈钢球磨珠φ=5mm。

3.根据权利要求1所述的同步吸附水中镉和土霉素的铁碳复合材料的制备方法，其特征在于，铁碳复合材料吸附方法为：吸附质溶液包括5 μM/L的硝酸镉水溶液和50 mg/L的土霉素水溶液；恒温振荡器参数设置：转速为250 r/min，环境温度为25℃，震荡时间24 h；过滤使用的滤膜为0.45 μm微孔滤膜。