一种铜-镁生物炭复合材料及其制备方法和应用技术

技术编号：39949355 阅读：6 留言：0更新日期：2024-01-08 23:10

本发明专利技术属于环境治理技术领域，具体涉及一种铜‑镁生物炭复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的铜‑镁生物炭复合材料包括生物炭和负载在生物炭表面和孔隙中的铜和镁。其含有金属铜和镁能改善原始生物炭对阴离子的亲和力不足的问题，增加对磷的吸附，有效去除污染水体中的含磷物质；通过镁可以减少磷从而减少藻类的养分供应，通过铜可以影响藻类的生长和代谢、抑制光合作用、影响质膜渗透性来抑制藻类生长，从而控制水中有害藻类，同时吸附水中油类污染物，而且对水生生态系统扰动较小，生态毒性较小，可以同时、高效且环境友好地实现对含有磷污染物、油类污染物以及有害藻类的水体进行有效治理。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境治理，具体涉及一种铜-镁生物炭复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、含有毒素的藻类大量繁殖会引起水体缺氧，影响水生生物的生长，对水生生态系统构成风险。同时，藻类分解还产生可溶无机碳和有害气体，导致水体酸化、水生生物死亡和大气污染，对生态系统造成压力。此外，在钻井、生产、运输和储存过程中可产生大量石油，并释放到水生态系统，导致石油烃污染。生物炭作为以动植物生物质为原料经过低氧热解产生的多孔吸附材料，已广泛用于去除有机和无机污染物，并具有高效、低成本和生态友好的优势。但是，生物炭本身对磷阴离子和石油烃的吸附能力十分有限，从而限制了其应用。因此，如何能够同时对污染水体中含磷物质、油类污染物和抑制有害藻类进行治理是急需解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铜-镁生物炭复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的铜-镁生物炭复合材料能有效去除污染水体中的含磷物质、油类污染物和抑制有害藻类生长。

2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：

3、本专利技术提供了一种铜-镁生物炭复合材料，包括生物炭和负载在生物炭表面和孔隙中的铜和镁。

4、优选的，所述铜-镁生物炭复合材料中铜的含量为0.004～1.814％，镁的含量为2.2～13.6％。

5、优选的，所述铜-镁生物炭复合材料的比表面积为143～261m2/g。

6、本专利技术还提供了上述技术方案所述铜-镁生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

7、将生物质依次在含镁离子溶液中进行第一浸渍和在含铜离子溶液中进行第二浸渍，得到附着镁离子和铜离子的生物质；

8、将所述附着镁离子和铜离子的生物质在氮气保护下进行热裂解，得到铜-镁生物炭复合材料。

9、优选的，所述生物质为甘蔗秸秆。

10、优选的，所述含铜离子溶液中铜离子的浓度为200～300mg/l；所述含铜离子溶液为氯化铜溶液。

11、优选的，所述含镁离子溶液中镁离子的浓度为200～300mg/l；所述含镁离子溶液为氯化镁溶液。

12、优选的，所述热裂解的温度为500～550℃；保温时间为45～60min。

13、本专利技术还提供了上述技术方案所述铜-镁生物炭复合材料或上述技术方案所述制备方法制备的铜-镁生物炭复合材料在污染水体治理中的应用。

14、本专利技术还提供了一种治理污染水体的方法，包括以下步骤：

15、将铜-镁生物炭复合材料和污染水体混合，进行吸附处理；

16、所述污染水体中含有含磷污染物、有害藻类和油类污染物中的一种或几种；

17、所述污染水体中磷含量为5～200mg/l；

18、所述铜-镁生物炭复合材料的质量和污染水体的体积之比为(0.05～0.1)g:1l；

19、所述铜-镁生物炭复合材料为上述技术方案所述铜-镁生物炭复合材料或上述技术方案所述制备方法制备的铜-镁生物炭复合材料。

20、本专利技术提供了一种铜-镁生物炭复合材料，包括生物炭负载在生物炭表面和孔隙中的铜和镁。本专利技术提供的铜-镁生物炭复合材料中含有金属铜和镁，铜、镁带正电，阴离子带负电，负载铜镁后增加了对阴离子的吸附位点及静电吸引，能改善原始生物炭对磷阴离子的亲和力不足的问题，增加对磷阴离子的吸附，有效去除污染水体中的含磷物质；镁还能够减少有害藻类的养分供应，通过铜可以影响有害藻类的生长和代谢物、抑制光合作用、影响质膜渗透性来抑制有害藻类生长，从而控制水中有害藻类，同时生物炭对油类起主要吸附作用，铜和镁负载后提高了生物炭的比表面积，增加了吸附位点，从而提高了对油类的吸附，而且对水生生态系统扰动较小，生态毒性较小，从而同时、高效且环境友好地实现对具有含磷污染物、油类污染物以及有害藻类的水体进行有效治理。

21、本专利技术制备铜-镁生物炭复合材料的方法简便，原料来源广泛，易获得，产品收益高。

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【技术保护点】

1.一种铜-镁生物炭复合材料，其特征在于，包括生物炭和负载在生物炭表面和孔隙中的铜和镁。

2.根据权利要求1所述的铜-镁生物炭复合材料，其特征在于，所述铜-镁生物炭复合材料中铜的含量为0.004～1.814％，镁的含量为2.2～13.6％。

3.根据权利要求1所述的铜-镁生物炭复合材料，其特征在于，所述铜-镁生物炭复合材料的比表面积为143～261m2/g。

4.权利要求1～3任一项所述铜-镁生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述生物质为甘蔗秸秆。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含铜离子溶液中铜离子的浓度为200～300mg/L；所述含铜离子溶液为氯化铜溶液。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含镁离子溶液中镁离子的浓度为200～300mg/L；所述含镁离子溶液为氯化镁溶液。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热裂解的温度为500～550℃；保温时间为45～60min。