[发明专利]一种生物炭/膨润土复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物炭/膨润土复合材料及其制备方法和应用，涉及环境保护修复领域，以简化生物炭/膨润土复合材料的制备方法，并保证所制备的生物炭/膨润土复合材料具有良好的重金属吸附效果。该生物炭/膨润土复合材料的制备方法包括：在惰性气体的保护下，采用程序升温法将混合在一起的膨润土和薯皮进行加热反应，使得烘干预混物中的粉状废弃薯皮炭化，得到生物炭/膨润土复合材料。所述生物炭/膨润土复合材料采用上述制备方法制得。本发明提供的生物炭/膨润土复合材料的制备方法用于制备土壤重金属吸附剂方面的应用。

技术领域

本发明涉及环境保护修复领域，具体涉及一种生物炭/膨润土复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的快速发展和工业技术进步，工业生产对环境的不利影响不断加剧。例如：工业废水排放会使得水体中重金属超标，工业废渣排放会导致土壤污染，而废气排则会导致大气污染。其中，重金属具有富集性，很难在环境中降解的特性，对动植物以及人类会产生的毒害比较大。因此，如何治理重金属污染已成为环境保护中亟待解决的问题之一。

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的层状铝硅酸盐，层间可膨胀，阳离子交换容量CEC（cation exchange capacity）较大，对重金属阳离子具有较强的吸附能力。但由于膨润土表面硅氧结构具有较强的亲水性，层间阳离子易发生水合，因而被吸附的重金属容易解析，难以从水体中彻底去除；此外，天然膨润土对重金属离子的吸附选择性、吸附稳定性等也有待提高。

文献CN200810238198.1提供一种有机与无极复合体及其制备方法，其以钠基膨润土为无机物，以猪粪及其降解液为有机原料，在25～70℃温度下反应0.5～3小时，制成有机与无极复合体，用于土壤钝化修复技术，该方法需要培养菌液，操作步骤繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物炭/膨润土复合材料及其制备方法和应用，以简化生物炭/膨润土复合材料的制备方法，并保证所制备的生物炭/膨润土复合材料具有良好的重金属吸附效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物炭/膨润土复合材料的制备方法，包括：

在惰性气体的保护下，采用程序升温法，将混合在一起的膨润土和薯皮进行加热反应，使得烘干预混物中的粉状废弃薯皮炭化，得到生物炭/膨润土复合材料。

与现有技术相比，本发明实施例提供的生物炭/膨润土复合材料的制备方法中，只在惰性气体的保护下，采用程序升温法，对混合在一起的膨润土和薯皮进行加热反应，在这个过程中，薯皮中的糖类等有机物质先对膨润土进行改性，使得膨润土层间距增大，然后控制加热温度将薯皮炭化，从而制得生物炭/膨润土复合材料。该方法无需培养液和压力罐等特殊实验材料，只需在膨润土和薯皮混合均匀后，通过程序升温法加热就能够完成生物炭/膨润土复合材料，因此，本发明提供的生物炭/膨润土复合材料的制备方法不仅简单，易于操作，而且所制备的生物炭/膨润土复合材料的孔隙结构发达，且具有较大的层间距，具有良好的重金属吸附能力。

另外，本发明提供的生物炭/膨润土复合材料的制备方法，在程序升温的过程中，膨润土受热逐渐失去表面水和层间吸附水，且膨润土所具有的孔隙中夹杂的杂质也能够在加热过程中炭化，以增大膨润土中的孔隙，从而减小膨润土中所存在水分形成的水膜，以及膨润土所具有的孔隙中夹杂的杂质产生的吸附阻力, 使其吸附性能得到改善和提高；同时在预混物中的粉状废弃薯皮炭化的过程中，对膨润土进行了焙烧, 还可以进一步增大膨润土比表面积, 从而增加其吸附接触面积, 提高吸附性能。因此，在程序升温过程中，烘干预混物中的薯皮不仅能够炭化，而且膨润土的比表面积也有了一定的增加，使得薯皮能够更好地对膨润土进行改性。