[发明专利]一种凹凸棒石-生物质活性炭土壤修复材料及其制备方法

说明书

本发明属于生物质资源的高值化利用领域，特别涉及一种凹凸棒石‑生物质活性炭土壤修复材料及其制备方法。以凹凸棒石和菜籽油渣为原料，首先采用一步高温热解法制备凹凸棒石/炭复合材料，然后通过酸活化处理制得的凹凸棒石/活性炭复合材料。

技术领域

本发明属于生物质资源的高值化利用领域，特别涉及一种凹凸棒石-生物质活性炭土壤修复材料及其制备方法。

背景技术

工业固体废弃物资源的高值化利用已成为资源节约型、环境友好型社会的发展趋势。菜籽油渣是菜籽榨油后的一种副产物，属于生物质工业固体废弃物中的一种。据统计，2016年我国油菜籽产量1400万吨，这无疑将产生大量菜籽油渣固体废弃物。

目前的处理方法是将这些菜籽油渣用作植物肥料，但是这并没有实现生物质工业固体废弃物资源的高值化利用水平。利用菜籽油渣为碳源，为菜籽油渣固体废弃物的高值化利用开辟了一个新方向，然而菜籽油渣在热解过程中易结焦，从而严重影响了其炭化产物的比表面积和孔结构。

发明内容

本发明旨在提供一种凹凸棒石-生物质活性炭土壤修复材料及其制备方法，其技术方案是以凹凸棒石和菜籽油渣为原料，首先采用一步高温热解法制备凹凸棒石/炭复合材料，然后通过酸活化处理制得凹凸棒石/活性炭复合材料。

具体步骤为：

(1)将菜籽油渣和凹凸棒石粉体均匀混合，然后将所得混合物置于惰性气氛下热解，制得凹凸棒石/炭复合材料，

其中，菜籽油渣与凹凸棒石粉体的质量比为0.5～3:1，

惰性气氛为氮气，热解为450～650℃条件下反应2～5小时；

(2)将步骤(1)所得的凹凸棒石/炭复合材料加入到酸性溶液中进行水热处理，即制得凹凸棒石/活性炭复合材料，

其中，凹凸棒石/炭复合材料与酸性溶液的质量比为0.1～0.3:1，酸性溶液为氢离子浓度为3～10摩尔/升的盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液，

水热处理为，150～180℃条件下水热反应6～12小时。

本发明的有益效果在于：

1、本发明基于粮油工业固体废弃物菜籽油渣中丰富的蛋白质和氨基酸，采用其作为有机碳源制备出的活性炭富含了原料自身的氮、磷元素所形成的活性基团，从而有利于固化土壤中的重金属离子，避免了这部分重金属对土壤周围环境的污染；

2、本发明在菜籽油渣热解过程中加入一维纳米凹凸棒石，采用一步高温热解法制备凹凸棒石/炭复合材料时，可以有效防止菜籽油渣热解过程中的结焦问题，从而提高活性炭材料的比表面积，改善其孔结构；该工艺具有成本低廉、工艺简单等优点；

3、本发明采用特定的有机碳源菜籽油渣热解，转化成的炭材料以类似于锯齿形的形貌包覆在凹凸棒石表面(如附图1所示)，增大了复合材料的比表面积；

4、本发明对所制得的凹凸棒石/炭复合材料进行酸化水热处理，这样有2方面效果：①无机酸可以活化炭材料表面的活性基团；②可以有效去除菜籽油渣热解形成的炭材料中原有的金属杂质离子。这2方面效果都有利于增强复合材料对土壤中重金属离子的吸附与固化作用。

附图说明

图1为本发明实施例4中所制备的凹凸棒石/活性炭复合材料的TEM图。

具体实施方式

实施例1

1、将1.0千克菜籽油渣和2.0千克凹凸棒石粉体均匀混合，然后将所得混合物置于氮气气氛下，在温度为450℃条件下热解6小时，制得凹凸棒石/炭复合材料；