本发明专利技术涉及一种能够去除环境雌激素污染物17β‑雌二醇的水热炭改性材料，即水热炭/凹凸棒石/β‑FeOOH复合材料。该材料是将凹凸棒和生物质水热碳化，将凹凸棒石组装到水热炭的表面，用KOH活化之后，再将β‑FeOOH加载到该材料的表面，增加比表面积，制备出高性能的水热炭/凹凸棒石/β‑FeOOH复合吸附材料。本发明专利技术方法制备得到的改性水热炭材料，具有大量的吸附位点，能够高效去除环境雌激素17β‑雌二醇。而且该水热炭改性材料材料制备简单，价格低廉，吸附性能好，是一种具有广阔市场前景的吸附剂。
【技术实现步骤摘要】
水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附剂的制备和应用
本专利技术属于环境功能材料和水处理新
，具体涉及一种去除水体中有机污染物17β-雌二醇的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附剂的制备方法及应用。
技术介绍
环境雌激素(EnvironmentalEstrogens)是一类通过干扰生物体自身激素的合成、分泌、转运、结合、活性反应、代谢、消解或产生类似生物体自身激素的作用，对生物有机体维护正常的动态平衡、繁殖、生长及行为有不利影响的环境化学物质(生物体外源物质)。环境雌激素已成为继臭氧层破坏、地球气候变暖之后的第三大环境问题，被喻为威胁人类存亡的定时炸弹。其中的内源性雌激素是人类与动物排泄的天然类固醇雌激素，其具有最强的内分泌干扰性。其中17β-雌二醇在河水中的含量仅为1ng/L时就会造成雄鱼的雌性化。污水处理厂出水和畜禽养殖场粪便是天然雌激素的两大污染源，前者最先引起了人们的关注和研究，畜禽排泄物中的雌激素也正逐渐成为研究的热点。目前，处理17β-雌二醇废水的技术方法有吸附、高级氧化、光催化、膜分离和生物降解等处理技术。在这些方法之中，吸附法被广泛使用，能够有效去除17β-雌二醇。但是，目前使用的吸附剂一般都价格昂贵或者吸附性能不高。因此，开发出一种成本低性能好的吸附剂处理17β-雌二醇尤为重要。水热炭是一种以生物质或其组分为原料，以水为溶剂和反应介质，在150～375℃和自生压力下，经水热反应得到的以碳为主体，含氧官能团丰富，热值高的黑色固体产物。有报道称，水热炭有应用于污染修复等领域的巨大潜能，将成为未来全球热点环保问题之一。近年来，利用水热炭降低污染物风险的研究越来越为人们所关注，向污水中添加水热炭被认为是控制外源污染物迁移转化及毒性的一种有效办法。然而，制备出来的原始水热炭的吸附能力有限，限制了其在实际废水处理中的应用。通过水热碳化将凹凸棒石组装到水热炭的表面，再将羟基化氧化铁(β-FeOOH)加载到材料表面，增加材料的吸附位点，提高水热炭对17β-雌二醇污染物的吸附性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：研究出一种成本低，且对17β-雌二醇污染物吸附性能好的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附材料。本专利技术提出的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附材料的制备方法，是将凹凸棒和生物质水热碳化，将凹凸棒石组装到水热炭的表面，用KOH活化之后，再将β-FeOOH加载到该材料的表面，增加比表面积，制备出高性能的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附材料。具体制备步骤如下：(1)水热炭/凹凸棒石的制备称取3g凹凸棒石粉末和5g的生物质于65mL的蒸馏水中。在室温下磁力揽拌2h后，加入到100mL的聚四氟乙稀内衬的不锈钢水热反应釜中，保持填充率在80％。反应温度为180℃，保温16h。所得黑色产物，用蒸馏水和甲醇交替洗涤若干次。最后将样品在60℃真空干燥箱内24h。干燥之后，将一定量的KOH滴加到水热炭的表面，其中KOH和水热炭的质量比为4:1。自然风干之后，将KOH浸渍的水热炭放置到水平管式炉中，向管内以300mL/min的流速通入N2，在650℃下煅烧30min。冷却至室温后，样品用蒸馏水洗涤多次至pH为7为止。最后将产物在90℃烘干，取出即得到水热炭/凹凸棒石材料。(2)水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料的制备将2.5g水热炭/凹凸棒石添加到FeCl3溶液中(100mL，0.1M)。超声2h后，用稀盐酸pH调至2.5。然后，将溶液在水浴锅中从20℃加热到85℃(升温速度10℃/h)，之后在85℃下维持2.5h。然后将溶液冷却到室温。沉淀去除上清液，将得到的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH分别用含氨水的蒸馏水和纯水洗涤几次。最后，将得到的材料离心，并在60℃下真空干燥干燥6h，即得水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料。上述制备方法中，生物质的原材料选用农林废弃物秸秆，稻壳，花生壳，甘蔗渣，木屑等，生物质原材料经粉碎机粉碎，并过0.3mm筛。上述制备方法中，所述KOH是一种化学活化剂。上述制备方法中，所述生物质和凹凸棒石粉末的质量比为5:3。上述制备方法中，所述反应釜的反应温度为180℃，并在此温度条件下持续热解16h。上述制备方法中，所述KOH和水热炭的质量比为4:1。上述制备方法中，所述管式炉中以300mL/min的流速通入N2，在650℃下煅烧30min。上述制备方法中，所述水热炭/凹凸棒和FeCl3的质量分别为2.5g和0.01mol。上述制备方法中，所述将水热炭/凹凸棒石和FeCl3的混合溶液的pH调制2.5。上述制备方法中，所述水浴锅在85℃下维持2.5h。利用本专利技术方法制备得到的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附材料去除水体中的有机污染物17β-雌二醇。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.生物质收集到的原材料为稻壳，花生壳，甘蔗渣，木屑等农林废弃物，这些原料易于收集，成本低。2.本专利技术的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附材料的制备方法简单易行，生产周期短，不需要高端复杂设备，能够实现大规模工业生产。3.产品无毒，对环境友好。4.本专利技术的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合吸附材料对污染物的去除能力强。附图说明图1是本专利技术实施例1的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料的扫描电镜示意图；图2是本专利技术实施例3的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料对水体中17β-雌二醇的吸附量。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1：一种本专利技术所述的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料的具体制备方法如下：称取3g凹凸棒石粉末和5g的生物质于65mL的蒸馏水中。在室温下磁力揽拌2h后，加入到100mL的聚四氟乙稀内衬的不锈钢水热反应釜中，保持填充率在80％。反应温度为180℃，保温16h。所得黑色产物，用蒸馏水和甲醇交替洗涤若干次。最后将样品在60℃真空干燥箱内24h。干燥之后，将一定量的KOH滴加到水热炭的表面，其中KOH和水热炭的质量比为4:1。自然风干之后，将KOH浸渍的水热炭放置到水平管式炉中，向管内以300mL/min的流速通入N2，在650℃下煅烧30min。冷却至室温后，样品用蒸馏水洗涤多次至pH为7为止。最后将产物在90℃烘干，取出即得到水热炭/凹凸棒石材料。将2.5g水热炭/凹凸棒石添加到FeCl3溶液中(100mL，0.1M)。超声2h后，用稀盐酸pH调至2.5。然后，将溶液在水浴锅中从20℃加热到85℃(升温速度10℃/h)，之后在85℃下维持2.5h。然后将溶液冷却到室温。沉淀去除上清液，将得到的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH分别用含氨水的蒸馏水和纯水洗涤几次。最后，将得到的材料离心，并在60℃下真空干燥干燥6h，即得水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料上述制得的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料外观为黑色。将其置于扫描电镜下观察，其表面结构如图1所示，可以观察到该材料具有丰富的孔隙结构，凹凸棒石负载在水热炭的表面，而且大量的β-FeOOH颗粒沉降在他们的表面。实施例2：本专利技术的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料处理水体中的雌激素污染物17β-雌二醇，包括以下步本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种去除水体中17β‑雌二醇的水热炭/凹凸棒石/β‑FeOOH复合材料，其特征在于，利用β‑FeOOH对水热化的凹凸棒石和生物质进行改性，提高水热炭的吸附能力。
【技术特征摘要】
1.一种去除水体中17β-雌二醇的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料，其特征在于，利用β-FeOOH对水热化的凹凸棒石和生物质进行改性，提高水热炭的吸附能力。2.一种如权利要求1所述的一种去除水体中17β-雌二醇的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料的制备方法，包括以下步骤：称取3g凹凸棒石粉末和5g的生物质于65mL的蒸馏水中。在室温下磁力揽拌2h后，加入到100mL的聚四氟乙稀内衬的不锈钢水热反应釜中，保持填充率在80％。反应温度为180℃，保温16h。所得黑色产物，用蒸馏水和甲醇交替洗涤若干次。最后将样品在60℃真空干燥箱内24h。干燥之后，将一定量的KOH滴加到水热炭的表面，其中KOH和水热炭的质量比为4:1。自然风干之后，将KOH浸渍的水热炭放置到水平管式炉中，向管内以300mL/min的流速通入N2，在650℃下煅烧30min。冷却至室温后，样品用蒸馏水洗涤多次至pH为7为止。最后将产物在90℃烘干，取出即得到水热炭/凹凸棒石材料。将2.5g水热炭/凹凸棒石添加到FeCl3溶液中(100mL，0.1M)。超声2h后，用稀盐酸pH调至2.5。然后，将溶液在水浴锅中从20℃加热到85℃(升温速度10℃/h)，之后在85℃下维持2.5h。然后将溶液冷却到室温。沉淀去除上清液，将得到的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH分别用含氨水的蒸馏水和纯水洗涤几次。最后，将得到的材料离心，并在60℃下真空干燥干燥6h，即得水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料。3.一种如权利要求2所述的去除去除水体中17β-雌二醇的水热炭/凹凸棒石/β-FeOOH复合材料的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：江卢华，刘云国，曾光明，刘少博，尹志红，李美芳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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