用0.45μπι濾膜過濾，過濾后溶液用電感耦合等離子體光譜儀(ICP-OES)檢測溶液中的砷離子濃度，計算得五價砷離子的去除率為95.4%。
[0040]另外，將上述生物炭復(fù)合材料替換為生物炭、三氧化二鐵和四氧化三鐵組成的混合物，其中，所用生物炭為由稻殼在氮氣氣氛中600°C炭化4h而得的產(chǎn)物，鐵元素與生物炭的質(zhì)量比為2.5:100，在如上相同條件下用該混合物進行鎘離子的吸附試驗，計算得用該混合物吸附五價鎘離子，去除率僅為47 %，遠低于該實施例所得鐵氧化物負載的稻殼生物炭復(fù)合材料的去除率。
[0041]實施例2
[0042]按照實施例1的步驟，僅將所用FeCl^水溶液的濃度由0.5mol/L替換為2mol/L ;超聲的時間由Ih替換為2h，干燥的溫度由50°C替換為80°C，炭化的溫度由600°C替換為700°C，炭化的時間由4h替換為2h，冷卻得到本發(fā)明提供的鐵氧化物負載的稻殼生物炭復(fù)合材料。
[0043]該生物炭復(fù)合材料由鐵的氧化物和生物炭組成，鐵的氧化物為四氧化三鐵和三氧化二鐵，且負載在生物炭的孔隙中和表面；鐵元素與生物炭的質(zhì)量比為2.5:100。
[0044]稱取0.1g該生物炭復(fù)合材料，置于50ml的聚四氟乙烯塑料離心管中，加入20mL三價砷離子的濃度為1.5mg/L的含砷廢水。蓋緊蓋子后，將離心管放置于搖床內(nèi)，室溫下200rpm 振蕩 12h。
[0045]將上清液用0.45μπι濾膜過濾，過濾后溶液用電感耦合等離子體光譜儀(ICP-OES)檢測溶液中的砷離子濃度，計算得三價砷離子的去除率為80.2%。
[0046]另外，將上述生物炭復(fù)合材料替換為生物炭、三氧化二鐵和四氧化三鐵組成的混合物，其中，所用生物炭為由稻殼在氮氣氣氛中700°C炭化2h而得的產(chǎn)物，鐵元素與生物炭的質(zhì)量比為2.5:100，在如上相同條件下用該混合物進行鎘離子的吸附試驗，計算得用該混合物吸附三價鎘離子，去除率僅為43 %，遠低于該實施例所得鐵氧化物負載的稻殼生物炭復(fù)合材料的去除率。
[0047]實施例3
[0048]按照實施例1的步驟，僅將所用FeClj^水溶液的濃度由0.5mol/L替換為2mol/L ;超聲的時間由Ih替換為2h，炭化的溫度由600°C替換為500°C，炭化的時間由4h替換為6h，冷卻得到本發(fā)明提供的鐵氧化物負載的稻殼生物炭復(fù)合材料。
[0049]該生物炭復(fù)合材料由鐵的氧化物和生物炭組成，鐵的氧化物為四氧化三鐵和三氧化二鐵，且負載在生物炭的孔隙中和表面；鐵元素與生物炭的質(zhì)量比為2.5:100。
[0050]稱取0.1g該生物炭復(fù)合材料，置于50ml的聚四氟乙烯塑料離心管中，加入20mL三價砷離子和五價砷離子的濃度均為1.0mg/L的含砷廢水。蓋緊蓋子后，將離心管放置于搖床內(nèi)，室溫下200rpm振蕩12h。
[0051]將上清液用0.45ym濾膜過濾，過濾后溶液用電感耦合等離子體光譜儀(ICP-OES)檢測溶液中的砷離子濃度，計算得總砷去除率為88.6%。
[0052]另外，將上述生物炭復(fù)合材料替換為生物炭、三氧化二鐵和四氧化三鐵組成的混合物，其中，所用生物炭為由稻殼在氮氣氣氛中500°C炭化6h而得的產(chǎn)物，鐵元素與生物炭的質(zhì)量比為2.5:100，在如上相同條件下用該混合物進行鎘離子的吸附試驗，計算得用該混合物吸附三價砷離子和五價砷離子，計算得總砷的去除率僅為45%，遠低于該實施例所得鐵氧化物負載的稻殼生物炭復(fù)合材料的去除率。
【主權(quán)項】
1.一種制備生物炭復(fù)合材料的方法，包括如下步驟: 將生物質(zhì)與浸漬液混合超聲后，干燥，炭化，得到所述生物炭復(fù)合材料。 所述浸漬液為鐵鹽的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述生物質(zhì)選自水稻秸桿、大豆秸桿、稻殼、果殼、玉米棒和竹子中的至少一種； 所述鐵鹽為三氯化鐵或硫酸鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述浸漬液的濃度為0.5-5mol/Lo
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于:所述浸漬液與生物質(zhì)的用量比為 IL:50g-150go
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于:所述超聲步驟中，功率為50-100W ;時間為 0.5h-2h ； 所述干燥步驟中，溫度為50-80°C ;時間為24-48小時； 所述炭化步驟中，炭化氣氛為惰性氣氛或氮氣氣氛；溫度為500-700°C ;時間為2h-6h。
6.權(quán)利要求1-5任一所述方法制備得到的生物炭復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物炭復(fù)合材料，其特征在于:所述生物炭復(fù)合材料由生物炭和鐵的氧化物組成； 其中，所述鐵的氧化物負載在所述生物炭的孔隙中和表面； 所述鐵的氧化物選自三氧化二鐵和四氧化三鐵中的至少一種； 所述鐵的氧化物中的鐵元素與所述生物炭的質(zhì)量比為1.5-5:100 ； 所述生物炭為由生物質(zhì)炭化而得的產(chǎn)物； 所述生物質(zhì)具體選自水稻秸桿、大豆秸桿、稻殼、果殼、玉米棒和竹子中的至少一種； 所述炭化步驟中，炭化氣氛為惰性氣氛或氮氣氣氛；溫度為500-700°C ;時間為2h-6h。
8.權(quán)利要求6或7所述生物炭復(fù)合材料在吸附砷元素中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述砷元素為存在于水體或土壤中的砷元素； 所述水體具體為廢水； 所述砷元素的價態(tài)具體為三價或五價。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的應(yīng)用，其特征在于:所述水體中，砷元素的濃度為Img/L_15mg/L ； 所述生物炭復(fù)合材料在所述水體中的濃度為lg/L-5g/L ； 所述吸附的條件具體為:在室溫下于搖床中振蕩。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種負載鐵氧化物的復(fù)合生物炭材料及其制備方法與應(yīng)用。該方法，包括如下步驟：將生物質(zhì)與浸漬液混合超聲后，干燥，炭化，得到所述生物炭復(fù)合材料。所述浸漬液為鐵鹽的水溶液。本發(fā)明以廢棄生物質(zhì)材料首先在鐵或錳氧化物中進行浸漬、烘干，之后在高溫下(400-700℃)裂解生成復(fù)合生物炭，建立了操作簡單的浸漬法制備負載型復(fù)合生物炭的方法。利用該方法制備的復(fù)合生物炭材料可以有效的吸附去除大量水體中的砷離子，本方法制備的負載型生物炭亦可添加到砷超標的土壤中，降低土壤中砷的生物有效性，起到阻控重金屬的目的。
【IPC分類】C02F1-28, B01J20-20, B01J20-30
【公開號】CN104587958
【申請?zhí)枴緾N201510037103
【發(fā)明人】孫國新, 朱永官, 陳正, 鄭瑞倫, 陳鵬
【申請人】中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月23日