[发明专利]一种生物炭\铝铁复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种生物炭\铝铁复合材料的制备方法，该制备方法使用可控层叠包覆装置制备生物炭\铝铁复合材料，可控层叠包覆装置包括含石墨齿床的均相电镀反应床，还原性基团母液储存罐及喷淋头，反应床电导率传感器及控制器，连接管和泵。生物炭\铝铁复合材料的制备方法在可控层叠包覆装置中进行，包括以下步骤：S1、制备铝铁基母液；S2、制备碳基分散液；S3、制备还原性基团母液；S4、将铝铁基母液与碳基分散液混合搅拌后得到混合液，对混合液过滤得到载铝铁炭载体；S5向载铁碳载体喷洒还原性基团母液以得到生物炭\铝铁复合材料。该生物炭\铝铁复合材料的制备方法具有过程可控、无二次污染的优点。

技术领域

本发明涉及黑臭污泥、土壤和废渣中重金属修复材料的制备，具体涉及一种生物炭\铝铁复合材料的制备方法。

背景技术

目前，环境功能材料已经成为一个世界性的环保研究热点。由于其具有的独特的物理、化学性能，优良的环境净化效果，在三废处理工艺中发挥重要作用。

金属碳化物功能型材料由于其具有良好的水热稳定性、多级孔结构和相对较大的比表面积受到了科研工作者的广泛关注。铝铁作为一种具有优良特性的金属，在全世界资源日益减少的今天，到处都可以找到铁和铝，而且还特别的便宜。随着传统的重金属治理方法瓶颈的凸显，选择研发高效、稳定、可回收并资源化的铝铁磁性材料显得尤为迫切。

碳材料在重金属修复领域应用较多，主要原因是其具有全面的可修饰性、可磁场回收性、巨大的理论比表面积、优良的机械性能、热性能等特点，本身就是理想的重金属吸附材料。此外，磁性纳米铝铁碳还能够通过简单的共沉淀等工艺实现大规模生产，是一种极具应用前景的低成本吸附剂。然而，磁性铝铁碳纳米粒子之间由于存在强烈的π-π相互作用，很容易团聚，以及再堆积造成的比表面积相比理论值下降数倍甚至十倍，导致的吸附容量下降，再者磁性铁碳材料表面单一的基团等性质亦限制了其在重金属配合物及含氧酸根废水中的应用。除此之外磁性铝铁碳材料的吸附性能还受到其在液相中能否均匀分散，低价铁在水中易被还原，造成磁性纳米铝铁碳材料在实际应用上还存在一定缺陷。

针对上述缺点，通常对铝铁碳材料表面进行功能化修饰，铝铁碳材料的表面修饰功能化基团的主要形式是非共价键，有静电作用、π-π堆积、范德华力、疏水作用在铝铁碳材料表面，所以在铝铁碳材料表面引入一定数量的官能团，这样不仅可以增强其表面水溶性、电化学极性和吸附位点，提高其对重金属的吸附性能；还可以通过上述共价键稳定的保护铝铁碳材料的核心结构，保持铝铁碳材料优良的机械性能和化学性。

传统方法是将铝铁碳材料置于基团母液中浸泡得到改性铝铁碳材料，改性铝铁碳材料表面有一定数量的基团，但该方法难以确定其改性时间；同时，用于改性的铝铁碳材料制备工艺较为粗糙，制备的铁碳材料其碳表面铁的沉积不均匀，且共沉淀法采用分散剂，会产生二次污染。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供了一种过程可控、无二次污染的生物炭\铝铁复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种生物炭\铝铁复合材料的制备方法，该制备方法使用生物炭\铝铁复合材料制备装置获取生物炭\铝铁复合材料，所述生物炭\铝铁复合材料制备装置包括具有顶部开口的反应釜、还原性基团母液储存罐及喷头，所述反应釜与所述还原性基团母液储存罐连接，所述还原性基团母液储存罐与所述喷头连接；所述反应釜内设有托盘，所述托盘上设有电导率测定仪，所述制备方法包括以下步骤：