【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理，具体涉及一种生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、阻燃剂(frs)是一种功能性助剂，能降低各类产品的易燃性。主要包括溴系阻燃剂和磷系阻燃剂。近年来替代阻燃剂的使用量激增，尤其是有机磷酸酯(opes)和其他新兴阻燃剂。
2、根据数据显示，中国作为全球最大的opes生产国和消费国之一，2020年的opes年产量高达363003吨。而且opes的使用范围逐渐广泛，包括加工食品，装饰材料，家具，聚氯乙烯(pvc)塑料，纺织，车辆，电子，油漆，建筑材料和石油工业等。结构不稳定的opes可能通过多种方式释放到各种环境介质中。当前，opes在大气、水体、土壤等环境介质中已经有不同程度的检出，甚至opes的浓度高于多溴联苯醚。另外，生物体通过食物链富集作用，可多途径摄入opes，从而在体内积聚，产生病变。迄今为止已在鸟类和鱼类中检测到不同浓度的opes，而且人体的母乳、尿液、头发中也有不同程度的检出。opes作为新兴有机污染物，其所引发的环境及人体健康问题备受关注。
3、研究开发低成本和高效的技术从环境中去除持久性有机污染物，已引起广泛关注。除了高级氧化、微生物处理和光催化技术外，传统的生物炭吸附法不失为一种选择。生物炭是在氧气有限的环境中不完全燃烧产生的富碳物质。研究证实，生物炭对污染物具有优异的吸附效果。尤其是表面疏水性高，比表面积大，芳香成分丰富的高温生物炭对芳香性有机物具有极佳的亲和性。但原始生物炭的吸附能力始终有限，且不容易再生。通过负载无机矿物可以进一步提高生物
4、现有中国专利文件cn202111645926.2，公开了一种tphp的降解方法、生物炭-无机矿物复合体材料及其制备方法，其中tphp的降解方法包括如下步骤：s1：制备n掺杂生物炭-无机矿物复合体材料；
5、s2：测定污水中tphp的浓度及所制备的复合体材料的降解率，计算降解所需的该复合体材料用量；s3：向污水水体中投加pds、将其浓度调整为预定值，加入该复合体材料，搅拌或振荡反应4～8h，使该复合体材料催化、活化pds，将水体中的tphp吸附并降解；s4：测定处理后的水体中tphp的浓度，如未达标则重复步骤s2-s3，直至达标。上述专利技术是一种tphp的降解方法，同时，该方法中只关注了tphp本身，没有关注其氧化产物三苯基氧化膦(tppo)。降解与吸附在机理上存在根本不同，现有技术需要在污水中添加额外的氧化剂过硫酸盐，主要是通过复合材料活化过硫酸盐产生硫酸根自由基、羟基自由基等活性氧降解tphp，起根本作用的是过硫酸盐而非复合材料，此外，过硫酸盐产生的活性氧通常具有特异选择性，对不同的污染物降解效果不一样，不具有广谱性。存在三个缺点：一是添加氧化剂过硫酸盐就会造成额外的成本，使整体处理成本上升；二是过硫酸盐是一种强氧化剂，在氧化tphp的同时，污水处理设备和水体中的益生菌也会被氧化，造成损失；三是过硫酸盐在降解tphp的过程中会产生一些有毒副产物，这些有毒副产物依然存在于水体中没有被完全去除，虽然tphp浓度降低了，但是污水毒性并不一定变小。
6、针对以上问题，本专利技术制备了一种高效吸附tphp及其氧化产物tppo的吸附剂，在污水处置过程中不需要投加额外的氧化剂，起去除污染物作用的是生物炭-无机矿物复合体材料本身，因此具有低成本优势。此外本材料在使用过程中也不会氧化水处理设备，同时由于具有大比表面积和丰富的含氧官能团，对污水中其他的污染物也有吸附效果。吸附剂还具有磁性，可以通过再生或回收的方式多次使用，降低了处理成本并减少了废弃物的排放，这与一些降解方法相比具有环保优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法及其应用；本专利技术制备了一种高效吸附tphp及其氧化产物tppo的吸附剂，在污水处置过程中不需要投加额外的氧化剂，起去除污染物作用的是生物炭-无机矿物复合体材料本身，因此具有低成本优势。此外本材料在使用过程中也不会氧化水处理设备，同时由于具有大比表面积和丰富的含氧官能团，对污水中其他的污染物也有吸附效果。吸附剂还具有磁性，可以通过再生或回收的方式多次使用，降低了处理成本并减少了废弃物的排放，这与一些降解方法相比具有环保优势。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、一种生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：制备生物炭，研磨，过筛后备用；
5、s2：将步骤s1制得的生物炭和无机矿物以1：2的质量比混合放入玛瑙罐。然后，球磨机以500rpm的转速运行12h，每2小时改变一次旋转方向，得到生物炭/无机矿物混合物。
6、s3：将得到的生物炭/无机矿物混合物进行密度分级，去除游离的生物炭和游离的无机矿物，获得的生物炭-无机矿物复合体材料在40℃条件下烘至干燥。
7、进一步的，所述步骤s3中密度分级具体包括：将球磨获得的生物炭/无机矿物混合物倒入50ml离心管中，加入28ml密度为1.8g/cm3的碘化钠(nai)溶液，将离心管手动缓慢上下摇动5次，使混合物润湿，静置30min，3500转离心30min，上清液为带有纯生物炭的混合液，丢弃不用。离心管中剩余固体残渣，再加入28ml密度为1.8g/cm3的nai溶液，手动上下摇动25次使其分散，通过300j/cm3的超声处理以破坏团聚颗粒物。在超声处理期间，样品周围需用冰水浴以保证样品中液体温度<50℃。超声结束后，静置30min，3500转离心30min。上清液用真空过滤装置进行过滤(<0.22μm)，滤纸上的残渣即为生物炭-无机矿物复合体材料。离心管中剩余的颗粒为无机矿物，用超纯水反复冲洗直至上清液的电导率<50μs/cm。获得的生物炭-无机矿物复合体材料在40℃条件下烘至干燥。
8、进一步的，所述无机矿物为α-feo(oh)或fe2o3，相应制得生物炭复合材料为生物炭–α-feo(oh)复合材料或生物炭–fe2o3复合材料。
9、进一步的，所述步骤s1具体包括：取鸡毛作为生物质原料，离子水冲洗几次后，在60℃烘箱中干燥48小时；之后用锡纸包裹放入管式炉，在n2气氛下，热解4h，升温速率为10℃/min，n2流量为0.2l/min。将制备好的生物炭研磨，60目过筛。
10、进一步的，所述步骤s2中生物炭-无机矿物与研磨球的质量比为1：100。
11、另一方面，本专利技术提出上述生物炭-无机矿物复合体材料及其制备方法在疏水磷酸三苯酯(tphp)及其氧化产物三苯基氧化膦(tppo)吸附中的应用。
12、进一步的，所述应用包括：生物炭-无机矿物复合体材料通过增强孔隙吸附、π-π相互作用和疏水作用增强对tphp和tppo的吸附，降低tphp在生物炭上的解吸滞后。
13、本专利技术的有益效果：
14、现有技术采用二次热裂解制备生物炭，在制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述无机矿物为α-FeO(OH)或Fe2O3，相应制得生物炭复合材料为生物炭–α-FeO(OH)复合材料或生物炭–Fe2O3复合材料。
3.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：取鸡毛作为生物质原料，离子水冲洗几次后，在60℃烘箱中干燥48小时；之后用锡纸包裹放入管式炉，在N2气氛下，热解4h，升温速率为10℃/min，N2流量为0.2L/min；将制备好的生物炭研磨，60目过筛。
4.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中生物炭-无机矿物与研磨球的质量比为1：100。
5.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中密度分级具体包括：将球磨获得的生物炭/无机矿物混合物倒入50mL离心管中，加入28mL密度为1.8g/cm3的碘化钠溶液，将离心管手动缓慢上下
6.如权利要求1-5任一项所述方法在疏水磷酸三苯酯及其氧化产物三苯基氧化膦吸附中的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：所述应用包括：生物炭-无机矿物复合体材料通过增强孔隙吸附、π-π相互作用和疏水作用增强对TPhP和TPPO的吸附，降低TPhP在生物炭上的解吸滞后。
...【技术特征摘要】
1.一种生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述无机矿物为α-feo(oh)或fe2o3，相应制得生物炭复合材料为生物炭–α-feo(oh)复合材料或生物炭–fe2o3复合材料。
3.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1具体包括：取鸡毛作为生物质原料，离子水冲洗几次后，在60℃烘箱中干燥48小时；之后用锡纸包裹放入管式炉，在n2气氛下，热解4h，升温速率为10℃/min，n2流量为0.2l/min；将制备好的生物炭研磨，60目过筛。
4.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中生物炭-无机矿物与研磨球的质量比为1：100。
5.如权利要求1所述的生物炭-无机矿物复合体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中密度分级具体包括：将球磨获得的生物炭/无机矿物混合物倒入50ml离心管中，加入28ml密度为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：常兆峰，李欣尧，钟紫娟，田路萍，李金锁，黄智超，朱华盈，涂卓，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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