一種納米級複合碳及其在土壤重金屬修複方面的應用的製作方法
2023-12-05 10:30:51 1
本發明涉及一種納米級複合碳及其在土壤重金屬修複方面的應用，屬於土壤修復
技術領域：
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背景技術：
：重金屬汙染土壤的修復一直是國內外環境科學研究的熱點和難點問題。在修復土壤重金屬汙染的各種技術中，原位鈍化修復技術以其簡便、快速、效果好和經濟實用等優點而受到越來越多的重視。目前，常用的鈍化劑有磷酸鹽、鹼性物質以及有機物料等，這些鈍化劑一般投加量較大，在修復汙染土壤同時往往會對土壤理化性質產生不良作用，從而影響土壤的後續利用。為此，近年來一些新材料開始被用於土壤重金屬汙染鈍化修復研究中，如介孔材料、多酚物質以及納米材料。我發明了一種納米級複合碳用於鈍化修復土壤中重金屬有著不錯的修復效果。技術實現要素：針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種納米級複合碳用於鈍化修復土壤中重金屬的製備方法。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種納米級複合碳用於鈍化修復土壤中重金屬的製備方法。包括以下步驟：步驟1、首先將竹炭洗淨，烘乾，粉碎，過30目篩，放入瓷坩堝中，加入氯化鋅溶液(0.05mol/L)作為活化劑，在磁力攪拌油浴加熱120℃3h；步驟2、然後在氬氣氛圍，進行超聲波震蕩,紫外處理3h；步驟3、將石墨烯進行熱-鹼處理，先經過240℃熱空氣處理5h,再用5％的NaOH溶液室溫浸泡4h,水洗至中性，然後加入到上述溶液裡磁力攪拌油浴加熱120℃3h；步驟4、將十六烷基三甲基溴化銨滴加到上述溶液，邊滴加邊磁力攪拌直至滴加完，然後置於微波爐中在320W功率下加熱處理3min；步驟5、將碳納米管進行酸處理，先經過120℃熱空氣處理5h,再用36％的鹽酸溶液室溫浸泡4h,水洗至ph3-4，然後加入到上述熱處理過的混合溶液裡，然後磁力攪拌2h；步驟6、然後將上述溶液進行超聲波震蕩處理3h,然後用超純水過濾，接著進行70％高氯酸溶液氧化處理，將過濾的混合物浸泡在高氯酸溶液裡4h；步驟7、將上述溶液通過引流器倒入聚四氟乙烯為內襯的反應釜中，然後將反應釜放入到高壓反應釜裡於200℃恆溫48h後冷卻,用氫氧化鈉調節混合物的pH為10～11恆溫2h晶化初步得到納米級複合碳步驟8、將二氧化鈦在氮氣氛圍下，在往復式振蕩器裡,400r/min,80℃震蕩5h,然後在與初步得到的納米級複合碳複合在一起，然後把炔二醇表面活性劑加入到其中，然後在微波反應器裡400℃處理3h；步驟9、然後在110℃恆溫乾燥箱內乾燥，最後在管式爐中第一次預燒，在30％二氧化碳+70％的一氧化碳氛圍下，時間為150分鐘，溫度650℃,0.2MPa；然後第二次預燒在50％氧氣+50％氮氣氛下時間為150分鐘，溫度大約700℃，0.4MPa；最後第三次預燒在40％氦氣+60％氬氣氣氛下，時間為150分鐘，溫度850℃，0.MPa；最終得到納米級複合碳；步驟10、將納米級複合碳經過高能球磨12h,噴霧乾燥,1600℃氬氣保護燒結3h,無損傷破碎篩分，30-40目。有益效果:本發明一種納米級複合碳用於鈍化修復土壤中重金屬的製備方法，製備出的納米級複合碳比一般納米材料有著更大的比表面積，通過引入碳納米管制備的納米級複合碳其內部空間孔道結構更加規則統一，孔道也多，其中酸性位的吸附能力也增強了。在通過與二氧化鈦的複合，進一步增強了其催化能力，修復鈍化土壤效果更加明顯。再通過不同氣氛下煅燒，使納米複合碳的物化性質進一步改善能夠使其適應不同環境，也能將孔道裡的雜質更加徹底的煅燒清除。其中竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管10份，二氧化鈦10份，20份氯化鋅溶液(0.05mol/L)，十六烷基三甲基溴化銨5份。製備出的納米級複合碳鈍化修復土壤中重金屬效果最好。具體實施方式實施例1製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭50份，石墨烯10份，碳納米管10份，二氧化鈦10份，20份氯化鋅溶液(0.05mol/L)，十六烷基三甲基溴化銨5份。步驟1、首先將50份竹炭洗淨，烘乾，粉碎，過30目篩，放入瓷坩堝中，加入20份氯化鋅溶液(0.05mol/L)作為活化劑，在磁力攪拌油浴加熱120℃3h；步驟2、然後在氬氣氛圍，進行超聲波震蕩,紫外處理3h；步驟3、將10份石墨烯進行熱-鹼處理，先經過240℃熱空氣處理5h,再用5％的NaOH溶液室溫浸泡4h,水洗至中性，然後加入到上述溶液裡磁力攪拌油浴加熱120℃3h；步驟4、將5份十六烷基三甲基溴化銨滴加到上述溶液，邊滴加邊磁力攪拌直至滴加完，然後置於微波爐中在320W功率下加熱處理3min；步驟5、將10份碳納米管進行酸處理，先經過120℃熱空氣處理5h,再用36％的鹽酸溶液室溫浸泡4h,水洗至ph3-4，然後加入到上述熱處理過的混合溶液裡，然後磁力攪拌2h；步驟6、然後將上述溶液進行超聲波震蕩處理3h,然後用超純水過濾，接著進行70％高氯酸溶液氧化處理，將過濾的混合物浸泡在高氯酸溶液裡4h；步驟7、將上述溶液通過引流器倒入聚四氟乙烯為內襯的反應釜中，然後將反應釜放入到高壓反應釜裡於200℃恆溫，48h後冷卻,用氫氧化鈉調節混合物的pH為10～11恆溫2h晶化初步得到納米級複合碳步驟8、將10份二氧化鈦在氮氣氛圍下，在往復式振蕩器裡,400r/min,80℃震蕩5h,然後在與初步得到的納米級複合碳複合在一起，然後把炔二醇表面活性劑加入到其中，然後在微波反應器裡400℃處理3h；步驟9、然後在110℃恆溫乾燥箱內乾燥，最後在管式爐中第一次預燒，在30％二氧化碳+70％的一氧化碳氛圍下，時間為150分鐘，溫度650℃,0.2MPa；然後第二次預燒在50％氧氣+50％氮氣氛下時間為150分鐘，溫度大約700℃，0.4MPa；最後第三次預燒在40％氦氣+60％氬氣氣氛下，時間為150分鐘，溫度850℃，0.MPa；最終得到納米級複合碳；步驟10、將納米級複合碳經過高能球磨12h,噴霧乾燥,1600℃氬氣保護燒結3h,無損傷破碎篩分，30-40目。實施例2製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:1:1的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例3製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:1:2的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管20份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例4製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:1:3的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管30份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例5製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:1:4的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管40份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例6製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:1:5的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管50份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例7製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:2:1的樣。竹炭10份，石墨烯20份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例8製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:3:1的樣。竹炭10份，石墨烯30份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例9製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:4:1的樣。竹炭10份，石墨烯40份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例10製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比1:5:1的樣。竹炭10份，石墨烯50份，碳納米管10份。其他其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例11製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比2:1:1的樣。竹炭20份，石墨烯10份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例12製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比3:1:1的樣。竹炭30份，石墨烯10份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。實施例13製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比4:1:1的樣。竹炭40份，石墨烯10份，碳納米管10份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例1製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭50份，石墨烯10份，碳納米管10份。不經過超聲波震蕩處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例2製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管10份。不經過磁力攪拌處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例3製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管10份。不經過熱-鹼處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例4製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管10份。往復式振蕩器處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例5製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭10份，石墨烯10份，碳納米管10份。不經過高氯酸鉀溶液處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例6製備竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣。竹炭50份，石墨烯10份，碳納米管10份。不經過不同氣氛下煅燒，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例7製取不加入竹炭的樣。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例8製取不加入石墨烯的樣。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。對照例9製取不加入碳納米管的樣。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。試驗方法將製備的納米級複合碳按質量佔受重金屬汙染的土壤的0.1％加入其中,還有一組空白組不加入我製備的納米級複合碳。表一一周以後檢測加入納米級複合碳的受重金屬汙染的土壤中的重金屬含量組別Pb(mg/kg)Cd(mg/kg)Zn(mg/kg)實施例1142136147實施例2431478452實施例3456459477實施例4421448462實施例5480436474實施例6436414467實施例7399423488實施例8453422463實施例9421437456實施例10437415435實施例11496460472實施例12477451458實施例13436429444對照例1621583571對照例2634569612對照例3614591623對照例4682583673對照例5637562656對照例6647577658對照例7651582649對照例8622547639對照例9635586657空白組125911681276實驗結果表明：可以發現實施例1製備的納米級複合碳鈍化修復土壤中重金屬效果最好，說明竹炭，石墨烯，碳納米管質量比5:1:1的樣，內部各部分之間的協同作用最好對鈍化修復土壤中重金屬效果最佳。其它比例下製得的納米級複合碳鈍化修復土壤中重金屬效果一般。對比實施例1，對比例1,2,3,4,5,6可以發現。不進行超聲波，磁力攪拌，熱-鹼處理，往復式震蕩，高氯酸鉀處理,不同氣氛下煅燒操作製得的納米級複合碳用於鈍化修復土壤中重金屬效果不好。對比實施例1，對比例7,8,9可以發現不加入竹炭，石墨烯，碳納米管制得的納米級複合碳用於鈍化修復土壤中重金屬效果不好。當前第1頁1 2 3