【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于重金属吸附剂，特别是涉及一种koh改性生物炭/凹凸棒复合材料制备及应用。
技术介绍
1、如何解决土壤重金属污染已经成为目前环境生态学者研究和开发的重要方向。
2、生物炭(biochar)是目前热门的污染土壤修复剂，与传统活性炭相比，生物炭原料丰富，成本低，吸附能力强，没有二次污染风险，是研究人员关注的热点。生物炭以单质炭黑为主要成分，性质稳定，难以被化学氧化或微生物降解，在减少温室气体排放、土壤改良及污染物吸附等应用中潜力巨大，已引起国际环境界和土壤界的极大关注。热解制备的生物炭是一类难溶解、稳定性高、高度芳香化且富含碳元素的固态物质，有丰富的表面官能团、发达的孔隙结构、较大的比表面积。对污染物具有较强的吸附能力。生物炭所具有的物理化学性质使它可以作为重金属污染土壤的一种钝化修复剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应，使重金属污染物向稳定化形态转化，以降低其可迁移性和生物可利用性，从而达到原位修复受污染土壤的目的。但生物炭在实际应用中的作用有限，因此越来越多的学者开始研究制备生物炭复合材料以改善生物炭的理化性质，增强其吸附性能。
3、凹凸棒石(attapulgite，atp)又名坡缕石，是一种天然的纤维状水合镁铝硅酸盐黏土矿物，其表面具有活性羟基，比表面积较大，阳离子交换容量适中，吸附性能良好，凹凸棒石常被用作吸附剂以去除水溶液中的染料、重金属及表面活性剂等，组成为(mg、al)4si8(o、oh、o、h2o)24·nh2o，由于其丰富、成本低、环境稳定性，已广泛应用于水污染物去除(
4、现有的土壤重金属修复技术主要有：土壤清洗、挖掘、原位固定化、植物修复和电修复等。固定化法作为一种原位技术，因其效率高且在应用时对环境条件要求低(如土壤ph、温度、湿度等)而在土壤修复领域获得了重要地位。
5、高温热解条件下，凹凸棒石和生物炭的性质均会发生改变。当生物质制成生物炭后具有高度芳香化的结构，孔隙结构发达，比表面积大，有良好的吸附性和稳定性，从而被用作一种新型吸附材料。凹凸棒石的晶体结构和表面性质会发生改变，惰性si-o-si键会被打破，进而可形成吸附重金属离子能力更强的si-o-基团。但原始的单一生物炭和凹凸棒表面活性位点有限，这一点限制了其对土壤重金属的钝化能力。
6、《生物炭/凹凸棒石复合材料对土壤中cd的钝化效果研究》(兰州交通大学，马贵，任郡等)中通过一步水热法将马铃薯秸秆与凹凸棒石制备成水热炭/凹凸棒石复合材料(batp)用于cd污染土壤的钝化修复，从其制备得到的复合材料的sem图可以看出：batp呈现带状结构，为典型的生物炭结构，atp矿物是以鳞片形式负载在hc上，碱性水热处理后，凹凸棒石及其伴生矿物质更加分散，片状和颗粒状矿物质逐渐增多且分布在hc表面。但是从其sem图中还可以看出batp表面呈虽带状结构，但其表面形态较为完整，孔隙不密集，因此会掩盖更多的吸附活性位点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种koh改性生物炭/凹凸棒复合材料制备及应用，以解决上述现有技术存在的问题。相比原始生物炭，生物炭/凹凸棒石复合材料对重金属吸附能力大幅提升，因此，本专利技术将二者结合起来制成生物炭/凹凸棒石复合材料。
2、本专利技术提供的技术方案之一：
3、一种koh改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，在秸秆粉末、凹凸棒石粉末和koh粉末的混合物中加入蒸馏水，混匀，将混合溶液烘干至恒重，然后研磨、过筛、热解、洗涤至中性，真空干燥至恒重，再次研磨、过筛，制备得到所述koh改性生物炭凹凸棒复合材料。
4、在缺氧或无氧条件下将生物质直接裂解炭化制得的生物炭吸附能力有限，难以达到高效去除污染物的要求，同时凹凸棒石原矿粉粒径大小不均，分散情况不佳，以晶束团聚状态呈块状存在，排列无续，表面有杂质存在，对吸附效果有很大影响。因此，本专利技术将秸秆粉末和凹凸棒石粉末混合均匀，在koh活化的条件下通过高温煅烧制成koh改性生物炭/凹凸棒复合材料。在碱性条件下，凹凸棒石的晶体结构和表面性质会发生改变，惰性si-o-si键会被打破，进而形成对重金属离子具有强吸附能力的si-o-基团；生物炭在制备过程中，其表面均匀分布的koh反应并形成微孔，所产生的微孔作为继续反应的界面，在一定范围内提高活化温度，有利于促进更多微孔的形成。因此将koh改性生物炭/凹凸棒复合材料作为重金属吸附剂可以起到吸附受重金属污染废水和土壤中的重金属离子的作用。
5、所述秸秆为马铃薯秸秆，马铃薯秸秆粉末的制备方法为：将马铃薯秸秆(ps)用去离子水洗去杂质，室温下风干后粉碎，过100目筛，得到马铃薯秸秆粉末(粒径≤0.15mm)。
6、凹凸棒石粉末的制备方法为：对凹凸棒石(atp)进行破碎、研磨，过200目筛，得到凹凸棒石粉末(粒径≤0.075mm)。
7、优选的，所述秸秆粉末和凹凸棒石粉末的质量比为1∶9、1∶1或9∶1。
8、更为优选的，所述秸秆粉末和凹凸棒石粉末的质量比为1∶9。
9、优选的，所述koh粉末质量占混合物质量的30％。
10、制备过程中，如果使用较高的碱环境条件，将破坏凹凸棒土的正八面体结构，导致凹凸棒土的堆积密度增大，从而减小了比表面积而降低结合位点的数量，因此本专利技术限定koh粉末质量占混合物质量的30％。
11、所述混匀的方法为：超声1小时后，磁力搅拌1小时。
12、优选的，所述烘干的温度为60℃。
13、优选的，所述热解的条件为无氧环境下以5℃/min程序升温至500℃，热解1h。
14、优选的，所述真空干燥的温度为60℃。
15、本专利技术提供的技术方案之二：
16、一种koh改性生物炭/凹凸棒复合材料，通过上述制备方法制备得到。
17、本专利技术提供的技术方案之三：
18、一种上述koh改性生物炭/凹凸棒复合材料在重金属污染废水和重金属污染土壤处理中的应用。
19、优选的，所述重金属为镉。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术利用马铃薯秸秆和凹凸棒石复合材料同时加入koh进行活化，制备出一种koh改性生物炭/凹凸棒复合材料。以秸秆为原料热解成生物炭，解决废弃秸秆还田导致的面源污染以及增加温室气体排放的问题；本专利技术结合了生物炭与天然凹凸棒石材料的优势，以开发新型生物炭/凹凸棒石复合材料，解决原始生物炭和凹凸棒石孔隙小，吸附点位不够和吸附本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，在秸秆粉末、凹凸棒石粉末和KOH粉末的混合物中加入蒸馏水，混匀，将混合溶液烘干至恒重，然后研磨、过筛、热解、洗涤至中性，真空干燥至恒重，再次研磨、过筛，制备得到所述KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料。
2.根据权利要求1所述的KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述秸秆粉末和凹凸棒石粉末的质量比为1∶9、1∶1或9∶1。
3.根据权利要求2所述的KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述秸秆粉末和凹凸棒石粉末的质量比为1∶9。
4.根据权利要求1所述的KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述KOH粉末质量占混合物质量的30％。
5.根据权利要求1所述的KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60℃。
6.根据权利要求1所述的KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述热解的条件为无氧环境下以5℃/min程序升温至500℃，热解1h。
7.根据权
8.一种KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料，其特征在于，通过权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。
9.一种权利要求8所述的KOH改性生物炭/凹凸棒复合材料在重金属污染废水和重金属污染土壤处理中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述重金属为镉。
...【技术特征摘要】
1.一种koh改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，在秸秆粉末、凹凸棒石粉末和koh粉末的混合物中加入蒸馏水，混匀，将混合溶液烘干至恒重，然后研磨、过筛、热解、洗涤至中性，真空干燥至恒重，再次研磨、过筛，制备得到所述koh改性生物炭/凹凸棒复合材料。
2.根据权利要求1所述的koh改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述秸秆粉末和凹凸棒石粉末的质量比为1∶9、1∶1或9∶1。
3.根据权利要求2所述的koh改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述秸秆粉末和凹凸棒石粉末的质量比为1∶9。
4.根据权利要求1所述的koh改性生物炭/凹凸棒复合材料的制备方法，其特征在于，所述koh粉末质量占混合物质量的30％。
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