一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料的制备方法和应用，涉及环境污染治理技术领域。该制备方法包括以下步骤：S1.将农业废弃生物质接种真菌，进行发酵降解，之后无氧热解得到真菌激活多孔炭前体材料；S2.所述真菌激活多孔炭前体材料经活化处理后，得到真菌激活多孔炭；S3.步骤S2得到的真菌激活多孔炭与铁盐溶液混合后，在无氧条件下，加入强还原剂进行还原反应，在真菌激活多孔炭表面合成零价铁，制备得到所述真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料。本发明专利技术制备得到的真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料，对重金属(尤其三价砷)具有较强的吸附和氧化作用，可以有效修复水土中的重金属污染。金属污染。金属污染。

【技术实现步骤摘要】
一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环境污染治理
，特别是涉及一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]砷是一种高度致癌性物质，被公认为毒性最大的重金属之一，无机砷有两种形态，分别为三价砷As(III)和五价砷As(
Ⅴ
)，其中As(III)具有更强的毒性和迁移能力，是农田水土中主要的砷形态。相比于其他阳离子形式的重金属污染物，重金属砷的形态多为阴离子形式存在，与多种营养元素，例如磷、硅等，在植物运输中共用相同的通道，导致植物对重金属砷的吸收利用，增加了重金属砷水土污染中的修复去除难度。因此，制定适当有效的方法来修复受As(III)污染的农田水土至关重要。
[0003]零价铁(ZVI)和纳米零价铁(nZVI)被视为具有强还原能力的低成本修复剂，已被公认为修复污染物的生态友好材料，然而，ZVI的钝化和nZVI的聚集降低它们环境修复的实践应用能力，因此，如何提高零价铁活性成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料的制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，本专利技术制备得到的真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料，对重金属(尤其三价砷)具有强吸附能力和氧化作用，可以有效修复水土中的重金属污染。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1.将农业废弃生物质接种真菌，进行发酵降解，之后无氧热解得到真菌激活多孔炭前体材料；
[0008]S2.所述真菌激活多孔炭前体材料经活化处理后，得到真菌激活多孔炭；
[0009]S3.步骤S2得到的真菌激活多孔炭与铁盐溶液混合后，在无氧条件下，加入强还原剂进行还原反应，在真菌激活多孔炭表面合成零价铁，制备得到所述真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料。
[0010]进一步地，在步骤S1中，所述真菌为平菇(Pleurotus ostreatus)。
[0011]进一步地，在步骤S1中，所述发酵降解的温度为25℃，时间为120d。
[0012]进一步地，农业废弃生物质包括秸秆、棉杆或棉籽壳，优选为棉杆。
[0013]进一步地，在步骤S2中，所述活化处理采用碱活化方法。
[0014]进一步地，在步骤S3中，所述铁盐溶液包括三氯化铁溶液、硫酸铁溶液或硫酸亚铁溶液，优选为硫酸亚铁。
[0015]进一步地，在步骤S3中，所述真菌激活多孔炭与所述铁盐溶液中铁元素的质量比为(1
‑
2)∶1。
[0016]进一步地，在步骤S3中，所述强还原剂为硼氢化钾或硼氢化钠。
[0017]本专利技术还提供一种根据上述的制备方法制备得到的真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料。
[0018]本专利技术还提供上述的真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料在重金属污染修复中的应用。
[0019]进一步地，所述重金属为三价砷。
[0020]本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]农作物收获后产生的大量生物质废弃物已经成为重要的环境污染源之一，如何最大化生物质废物的价值已成为一个紧迫的环境问题。通过接种合适的真菌，不仅可以通过收获真菌产品来拓宽农民收入，而且还可以通过真菌降解生物质致密的质地来生产丰富孔洞的生物炭材料。真菌降解生物质制备多孔碳材料不仅消除了废生物质产生的潜在成本和污染，而且为多孔材料的制备提供了一种新的环保和低成本的方法。本专利技术采用农业废弃物为原料，经过真菌生物降解、无氧活化和热解碳化制备出真菌激活的生物炭，然后通过强还原剂在生物炭表面负载纳米零价铁，从而制备出一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料(nZVI@FPC)。该复合材料在修复重金属(尤其三价砷)污染过程中，可以通过零价铁的类芬腾作用产生大量的活性氧，对重金属三价砷具有较强的吸附和氧化作用，可以有效修复水土中的重金属污染，该复合材料结构稳定，磁性可回收，成本低。
[0022]本专利技术制备的真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料是一种高效的环保吸附材料，应用于水体中不会造成二次污染，原料为农业废弃生物质，来源广泛，成本低廉；真菌发酵过程中，可以收获菌菇，提高附加收益。
[0023]本专利技术制备的真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料，可应用于水土中砷污染修复，通过外源添加真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料进入农田系统，不仅可以吸附去除水体中的重金属，还可以固定土壤中的重金属，在此过程中，该复合材料也可改善农田土壤理化性质，改善作物生长环境，有利于农业生产，对农业污染修复有重大意义。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为实施例1制备的FPC的电镜扫描图；
[0026]图2为实施例1制备的nZVI@FPC的电镜扫描图；
[0027]图3为实施例1制备的FPC的透射电镜图；
[0028]图4为实施例1制备的nZVI@FPC的透射电镜图；
[0029]图5为实施例1制备的BC的电镜扫描图；
[0030]图6为实施例1制备的nZVI@BC的电镜扫描图；
[0031]图7为实施例1制备的FPC和nZVI@FPC的N2解吸附图；
[0032]图8为实施例1制备的FPC孔径分布；
[0033]图9为实施例1制备的nZVI@FPC孔径分布；
[0034]图10为实施例1制备的FPC和nZVI@FPC的XRD图；
[0035]图11为实施例1制备的FPC和nZVI@FPC的XPS图；
[0036]图12为实施例1制备的FPC和nZVI@FPC的FTIR图；
[0037]图13为实施例1制备的FPC和nZVI@FPC的Raman图；
[0038]图14为实施例1制备的nZVI@FPC对不同浓度三价砷等温线吸附及模型拟合；
[0039]图15为实施例1制备的nZVI@FPC在不同pH条件下的三价砷动力学吸附及模型拟合；
[0040]图16为对比例1制备的nZVI@BC对不同浓度三价砷等温线吸附及模型拟合；
[0041]图17为对比例1制备的nZVI@BC在不同pH条件下的三价砷动力学吸附及模型拟合；
[0042]图18为实施例1制备的nZVI@FPC的磁带回线图；
[0043]图19为实施例1制备的nZVI@FPC原位修复稻田土壤效果图。
具体实施方式
[0044]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将农业废弃生物质接种真菌，进行发酵降解，之后无氧热解得到真菌激活多孔炭前体材料；S2.所述真菌激活多孔炭前体材料经活化处理后，得到真菌激活多孔炭；S3.步骤S2得到的真菌激活多孔炭与铁盐溶液混合后，在无氧条件下，加入强还原剂进行还原反应，在真菌激活多孔炭表面合成零价铁，制备得到所述真菌激活多孔炭基纳米铁复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述真菌为平菇(Pleurotus ostreatus)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述发酵降解的温度为25℃，时间为120d。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：金前，李雪玲，王春巧，李东育，郭子轩，包建红，
申请(专利权)人：伊犁师范大学，
类型：发明
国别省市：