1.本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物炭負載鐵基納米改性材料及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：

2.cr(ⅵ)由于其化合物被廣泛應用于皮革制革、電鍍和不銹鋼生產(chǎn)等工業(yè)過程中，這些行業(yè)排放的含鉻廢水下滲，以及含鉻廢物堆存過程中受雨水淋濾產(chǎn)生的滲濾液下滲等，造成部分地塊地下水cr(ⅵ)含量超標，嚴重威脅到生態(tài)環(huán)境及人體健康，因此地下水cr(ⅵ)污染問題亟待解決，地下水cr(ⅵ)污染修復技術(shù)一直備受關(guān)注。

3.目前常用的地下水cr(ⅵ)污染修復技術(shù)有泵出處理技術(shù)、滲透反應墻技術(shù)、原位注入還原技術(shù)等。泵出處理技術(shù)是指在地下水污染下游通過抽提井抽出污染的地下水，抽至地面通過常規(guī)的水處理至達標。泵出處理技術(shù)前期修復效率較高，但存在拖尾現(xiàn)象，存在處理時間長、難以達標以及成本高等問題。滲透反應墻技術(shù)通常是在地下水污染下游挖槽、注入反應材料構(gòu)建活性反應墻，污染地下水流經(jīng)反應墻后處理達標；原位注入還原技術(shù)是通過注入井在地下水污染區(qū)域注入活性反應材料，直接將地下水污染物進行降解反應。后兩種地下水修復技術(shù)的關(guān)鍵是合適的活性反應材料。

4.納米零價鐵(nzvi)是目前地下水cr(ⅵ)修復的常見反應材料，其具有更大的比較面積、表面能、反應活性和還原性能。但nzvi有易團聚、易鈍化、易流失等不足，使其在地下水原位修復和儲存等方面上依然存在局限性。

5.cn110064369公開了一種生物炭負載納米金屬顆粒的制備方法及其應用，其制備方法主要包括：將生物質(zhì)粉末與氫氧化鈣粉末按照質(zhì)量比2-5:1混合、干燥后在500-700℃下煅燒得到負載鈣生物炭；將負載鈣生物炭與feso4·

7h2o在三口燒瓶中混合，并向混合液中滴加nabh4在40khz下超聲處理30-50min，使負載鈣的生物炭負載納米鐵；繼續(xù)向混合液中滴加niso4·

6h2o，得到生物炭負載鈣及負載納米鐵鎳復合金屬材料。該發(fā)明得到的納米材料活性高，且負載在生物炭上納米鐵鎳不易團聚，但其采用熱解-液相還原方法進行制備，需要使用高成本、高毒性的nabh4進行還原，不利于大規(guī)模應用。

6.cn111266572a公開了一種鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料、其制備方法及用途。所述制備方法中主要包括以下步驟：將銅鹽溶液與鐵粉進行混合銅元素與鐵元素摩爾比為0.04～0.07:1，然后與堿金屬硫化鹽溶液進行二次混合硫元素與鐵元素摩爾比為0.05～0.08:1，得到鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料。該專利利用鐵銅雙金屬的同時進行改性，增加了零價鐵的利用率，但該材料存在鈍化層的形成較快，且在實際應用過程中由于fe(oh)3、cr(oh)3在還原鐵粉表面的沉積導致fe0板結(jié)，影響反應材料的滲透性能，從而影響其在地下水原位修復中的應用。

7.因此，開發(fā)一種成本低、滲透性好、表面積大、不易團聚、穩(wěn)定且長效、除cr(ⅵ)率高的反應材料是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

8.為克服以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物炭負載鐵基納米改性材料及其制備方法和應用。可用于含鉻廢水的處理及鉻污染地下水的修復，尤其適用于復合重金屬污染物地下水中cr(ⅵ)的去除。

9.為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

10.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米改性材料，以生物炭為載體，負載有改性的鐵基納米材料；所述改性的鐵基納米材料的改性劑為醋酸、檸檬酸鈉、連二亞硫酸鈉和硫化鈉的混合物進行改性。

11.優(yōu)選地，所述生物炭由玉米秸稈、小麥秸稈、稻殼、橘子皮和木屑中的至少一種制得。

12.優(yōu)選地，所述改性鐵基納米材料包括零價鐵、單質(zhì)硫、硫化亞鐵和硫化鐵中的任一種或多種。

13.優(yōu)選地，所述鐵基納米改性材料中鐵與載體生物炭的質(zhì)量比為40～50mg/g。

14.本發(fā)明的另一目的在于提供所述生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，包括如下步驟：

15.(1)將生物質(zhì)烘干，粉碎后過篩，得到生物質(zhì)粉末物質(zhì)a；

16.(2)將粉末物質(zhì)a加入到鐵鹽溶液中，攪拌浸漬后，經(jīng)真空抽濾，干燥，得到浸漬鐵鹽的生物質(zhì)粉末物質(zhì)b；

17.(3)將物質(zhì)b，在持續(xù)通氮氣或其他惰性氣體條件下對生物質(zhì)進行熱解炭化，制得生物炭負載納米鐵基材料物質(zhì)c；

18.(4)將物質(zhì)c加入到改性劑中進行改性，真空過濾后進行洗滌、干燥，即可得到生物炭負載鐵基納米改性材料。

19.優(yōu)選地，步驟(1)中，所述生物質(zhì)粉末的粒徑≤100目。

20.優(yōu)選地，步驟(2)中，所述鐵鹽溶液由六水合氯化鐵、硫酸亞鐵和硝酸鐵中的至少一種加水配置而成，鐵鹽溶液中鐵含量為10～34mmol/l。

21.優(yōu)選地，步驟(2)中，生物質(zhì)粉末與鐵鹽溶液混合的固液比(g/ml)為0.02～0.05：1。

22.更優(yōu)選地，步驟(2)中，所述干燥的條件為烘箱45-105℃干燥12～24小時。

23.優(yōu)選地，步驟(3)中，所述熱解炭化的條件為：以5-10℃/min(優(yōu)選為5℃/min)的速率升溫，加熱至600～900℃，保溫2-4h，優(yōu)選為2h，然后自然冷卻至室溫。

24.優(yōu)選地，步驟(4)中，所述改性劑為：醋酸、檸檬酸鈉、連二亞硫酸鈉和硫化鈉的混合水溶液；所述溶液中，醋酸的加入量為0.1～0.6ml/l，檸檬酸鈉的濃度為1～15mg/l，硫化鈉和連二亞硫酸鈉摩爾比為1-2:1，溶液中總的硫含量為0～2mmol/l。

25.更優(yōu)選地，所述的步驟(4)生物炭負載鐵基納米材料與改性劑的固液比(g/ml)為0.002～0.006：1。

26.優(yōu)選地，步驟(4)中，所述干燥條件為真空冷凍干燥8～16小時，

27.更優(yōu)選地，步驟(4)中，所述洗滌的條件為去離子水沖洗2～3遍。

28.更優(yōu)選地，步驟(4)中，所述改性的條件為室溫下，150-200r/min的水浴搖床中震蕩0.25～8小時，優(yōu)選為0.25～4小時。

29.本發(fā)明的另一目的在于提供所述生物炭負載鐵基納米改性材料在去除復合重金屬污染地下水中cr(ⅵ)污染的應用。

30.更優(yōu)選地，所述的應用的具體方法包括以下步驟：將生物炭負載鐵基納米改性材料與cr(ⅵ)污染廢水混合進行振蕩處理；所述生物炭負載鐵基納米改性材料的添加量為1～5g/l；所述廢水cr(ⅵ)的初始濃度≤10.0mg/l；所述振蕩處理條件為：室溫下150-300r/min振蕩，優(yōu)選為150r/min振蕩，反應時間為1～12h。

31.更優(yōu)選地，所述的應用的具體方法包括以下步驟：將生物炭負載鐵基納米改性材料與含cr(ⅵ)污染廢水混合進行振蕩處理；所述生物炭負載鐵基納米改性材料的添加量為1～5g/l；所述廢水中cr(ⅵ)、ni、pb、as、cd的初始濃度均不大于10.0mg/l；所述振蕩處理條件為：室溫下150-300r/min振蕩，反應時間為1～12h。

32.與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：

33.本發(fā)明公開的一種修復cr(ⅵ)復合重金屬污染地下水的生物炭負載鐵基納米改性材料及其制備方法具有以下有益效果：

34.(1)本發(fā)明優(yōu)化了生物炭負載納米鐵基材料的組成及各組分的用量配比，水中cr(ⅵ)污染的去除效率顯著提高，同時在復合重金屬污染體系中對cr(ⅵ)的去除效果明顯優(yōu)于單一cr(ⅵ)污染廢水。

35.(2)本發(fā)明優(yōu)化了材料的制備工藝和工藝參數(shù)，制備得到的生物炭負載納米鐵基材料除鉻效率進一步提高。

36.(3)本發(fā)明采用熱解炭化法一步制得生物炭負載納米零價鐵，利用c在高溫下將fe

3+

還原成fe0，再對生物炭負載納米零價鐵進行改性處理得到發(fā)明材料。與熱解-液相還原等其他方法相比，本發(fā)明具有成本低，操作簡單，無二次污染，材料分散性、滲透性好的優(yōu)點，可以解決fe0易板結(jié)、堵塞的問題。

37.(4)本發(fā)明提供了一種性能良好的改性劑，相比與現(xiàn)有技術(shù)來說其改性性能更好，得到的材料能具有更好的分散性和滲透性，從而使得材料具有更好的cr(ⅵ)的去除率。

38.(5)本發(fā)明的生物炭負載鐵基納米改性材料具有良好的去除cr(ⅵ)的性能。在單一cr(ⅵ)污染廢液中生物炭負載鐵基納米改性材料投加量為1g/l時，反應12h后cr(ⅵ)的去除率為62.39％；在混合重金屬污染液中生物炭負載鐵基納米改性材料投加量為1g/l時，反應12h對cr(ⅵ)的去除率即可達到100％。

附圖說明

39.圖1：本發(fā)明用于修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備流程圖；

40.圖2：實施例1所制得的生物炭負載鐵基納米改性材料對混合重金屬污染液(cr(ⅵ)、ni、pb、as和cd混合污染液)中反應12h的重金屬去除效果；

41.圖3：實施例2所制得的生物炭負載鐵基納米改性材料在四種不同的復合含cr(ⅵ)重金屬污染液中反應12h的重金屬去除效果；

42.圖4：實施例3、對比例1至對比例4所制得材料的除鉻率效果對比圖；

43.圖5：實施例3所制得的生物炭負載納米零價鐵材料的掃描電鏡圖。

44.現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

具體實施方式

45.下面通過具體實施例對本發(fā)明進行說明，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握，但本發(fā)明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得；且不同來源對產(chǎn)品性能不具有顯著性影響。

46.實施例1

47.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，包括如下步驟：

48.(1)將稻殼烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

49.(2)配置5g/l的fecl3·

6h2o溶液；

50.(3)按照固液比1:30將上述粉末浸泡于氯化鐵溶液中，磁力攪拌24h，真空抽濾后放入烘箱80℃干燥12h，得到負載有鐵鹽的生物質(zhì)粉末；

51.(4)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以5℃/min的速率升溫，加熱至700℃，保溫4h，自然冷卻至室溫，制得生物炭負載納米零價鐵材料。

52.(5)配制改性劑溶液(配置2.5g/l的檸檬酸鈉溶液200ml于250ml的錐形瓶中，然后加入0.2ml醋酸和0.5mol/l的九水合硫化鈉0.1ml，0.25mol/l連二亞硫酸鈉0.1ml，硫的含量0.5mmol/l)，取0.8g生物炭負載納米鐵材料于250ml的錐形瓶中，并加入200ml的改性劑溶液，置于25℃，150r/min的水浴搖床中震蕩2h后，真空抽濾，并用去離子水沖洗兩遍，在真空冷凍干燥箱中干燥8h，得到生物炭負載鐵基納米改性材料。

53.(6)將制備的生物炭負載鐵基納米改性材料取0.2g，置于200ml，ph＝5.0的10mg/l的cr(ⅵ)、ni、pb、as和cd混合重金屬污染液(其中，10mg/l是指混合污染液中每種元素的含量為10mg/l)，放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾后，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，其余用重金屬含量用icp-oes(電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀)測定，實驗結(jié)果見圖2。

54.實施例2

55.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，包括如下步驟：

56.(1)將小麥秸稈烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

57.(2)配置5g/l的fecl3·

6h2o溶液；

58.(3)按照固液比1:30將上述粉末浸泡于氯化鐵溶液中，磁力攪拌24h，真空抽濾后放入烘箱80℃干燥12h，得到負載有鐵鹽的生物質(zhì)粉末；

59.(4)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以10℃/min的速率升溫，加熱至900℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，制得生物炭負載納米零價鐵材料。

60.(5)配制改性劑溶液(配置2.5g/l的檸檬酸鈉溶液，然后加入0.2ml醋酸和0.5mol/l的九水合硫化鈉0.1ml，0.25mol/l連二亞硫酸鈉0.1ml，硫的含量0.5mmol/l)，取0.8g生物炭負載納米鐵材料于250ml的錐形瓶中，并加入200ml的改性劑溶液，置于25℃，200r/min的水浴搖床中震蕩4h后，真空抽濾，并用去離子水沖洗兩遍，在真空冷凍干燥箱中干燥16h，得到生物炭負載鐵基納米改性材料。

61.(6)as、ni、pb、cd分別與cr(vi)配置成ph＝5.0的10mg/l的溶液(分別為as+cr

(vi)、ni+cr(vi)、pb+cr(vi)、cd+cr(vi)四種復合含cr(ⅵ)溶液，每個溶液中，as、ni、pb、cd、cr(vi)各重金屬的含量均為10mg/l)，將制備的生物炭負載鐵基納米改性材料取4份0.2g分別置于四種不同的復合含cr(ⅵ)污染液中，并放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾后，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，其余用重金屬含量用icp-oes測定，實驗結(jié)果見圖3。

62.實施例3

63.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米材料的制備方法，包括如下步驟：

64.(1)將玉米秸稈烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

65.(2)配置5g/l的fecl3·

6h2o溶液；

66.(3)按照固液比1:30將上述粉末浸泡于氯化鐵溶液中，磁力攪拌24h，真空抽濾后放入烘箱80℃干燥12h，得到負載有鐵鹽的生物質(zhì)粉末；

67.(4)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以5℃/min的速率升溫，加熱至800℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，制得生物炭負載納米零價鐵材料。

68.(5)配制改性劑溶液(配置2.5g/l的檸檬酸鈉溶液200ml于250ml的錐形瓶中，然后加入0.2ml醋酸和0.5mol/l的九水合硫化鈉0.1ml，0.25mol/l連二亞硫酸鈉0.1ml，硫的含量0.5mmol/l)，取0.8g生物炭負載納米鐵材料于250ml的錐形瓶中，并加入200ml的改性劑溶液，置于25℃，150r/min的水浴搖床中震蕩2h后，真空抽濾，并用去離子水沖洗兩遍，在真空冷凍干燥箱中干燥12h，得到生物炭負載鐵基納米改性材料。

69.(6)將制備的生物炭負載鐵基納米改性材料取0.2g，置于200ml，ph＝5.0的10mg/l的cr(ⅵ)溶液中，放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，并計算12h的去除率，12h的去除率結(jié)果見圖4。

70.另取制備得到的生物炭負載鐵基納米改性材料，通過掃描電子顯微鏡及x射線能譜(sem-eds)進行(sem，regulus 8100，日本日立；eds，ultim max 170，能譜牛津)bc-nzvi和m-bc-nzvi的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)表征并觀察材料表面各元素負載情況，結(jié)果見圖5。

71.對比例1

72.(1)將玉米秸稈烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

73.(2)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以5℃/min的速率升溫，加熱至800℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，制得生物炭材料。

74.將制備的生物炭材料取0.2g，置于200ml，ph＝5.0的10mg/l的cr(ⅵ)溶液中，放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，并計算去除率，實驗結(jié)果見圖4。

75.對比例2

76.(1)將玉米秸稈烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

77.(2)配置5g/l的fecl3·

6h2o溶液；

78.(3)按照固液比1:30將上述粉末浸泡于氯化鐵溶液中，磁力攪拌24h，真空抽濾后放入烘箱80℃干燥12h，得到負載有鐵鹽浸漬的生物質(zhì)粉末；

79.(4)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以5℃/min的速率升溫，加熱至800℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，制得生物炭負載納米零價鐵材料。

80.將制備的生物炭負載納米鐵改性材料取0.2g，置于200ml，ph＝5.0的10mg/l的cr(ⅵ)溶液中，放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，并計算去除率，實驗結(jié)果見圖4。

81.對比例3

82.與實施例3的區(qū)別在于改性劑的種類不同。

83.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，包括如下步驟：

84.(1)將玉米秸稈烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

85.(2)配置5g/l的fecl3·

6h2o溶液；

86.(3)按照固液比1:30將上述粉末浸泡于氯化鐵溶液中，磁力攪拌24h，真空抽濾后放入烘箱80℃干燥12h，得到負載有鐵鹽的生物質(zhì)粉末；

87.(4)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以5℃/min的速率升溫，加熱至800℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，制得生物炭負載納米零價鐵材料。

88.(5)配制改性劑溶液(加200ml去離子水于250ml的錐形瓶中，并加入0.5mol/l的九水合硫化鈉0.2ml，硫的含量0.5mmol/l)，取0.8g生物炭負載納米鐵材料于250ml的錐形瓶中，并加入200ml的改性劑溶液，取0.8g生物炭負載納米鐵材料于250ml的錐形瓶中，并加入200ml的改性劑溶液，置于25℃，150r/min的水浴搖床中震蕩2h后，真空抽濾，并用去離子水沖洗兩遍，在真空冷凍干燥箱中干燥12h，得到生物炭負載鐵基納米改性材料。

89.(6)將制備的生物炭負載鐵基納米改性材料取0.2g，置于200ml，ph＝5.0的10mg/l的cr(ⅵ)溶液中，放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，并計算去除率，實驗結(jié)果見圖4。

90.對比例4

91.與實施例3的區(qū)別在于改性劑的種類不同。

92.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米材料的制備方法，包括如下步驟：

93.(1)將玉米秸稈烘干，經(jīng)粉碎機粉碎后，過100目篩；

94.(2)配置5g/l的fecl3·

6h2o溶液；

95.(3)按照固液比1:30將上述粉末浸泡于氯化鐵溶液中，磁力攪拌24h，真空抽濾后放入烘箱80℃干燥12h，得到負載有鐵鹽的生物質(zhì)粉末；

96.(4)將得到的粉末置于管式爐中，在管式爐持續(xù)通氮氣的條件下，以5℃/min的速率升溫，加熱至800℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，制得生物炭負載納米零價鐵材料。

97.(5)配制改性劑溶液(配置2.5g/l的醋酸鈉溶液200ml于250ml的錐形瓶中，然后加入0.2ml醋酸和0.5mol/l的九水合硫化鈉0.2ml，硫的含量0.5mmol/l)，取0.8g生物炭負載納米鐵材料于250ml的錐形瓶中，并加入200ml的改性劑溶液，置于25℃，150r/min的水浴搖床中震蕩2h后，真空抽濾，并用去離子水沖洗兩遍，在真空冷凍干燥箱中干燥12h，得到生物炭負載鐵基納米改性材料。

98.(6)將制備的生物炭負載鐵基納米改性材料取0.2g，置于200ml，ph＝5.0的10mg/l的cr(ⅵ)溶液中，放入搖床中以150r/min、25℃震蕩，反應時間為12h，經(jīng)0.45μm濾膜過濾，用紫外分光光度法測定cr(ⅵ)含量，并計算去除率，實驗結(jié)果見圖4。

99.綜上，本發(fā)明通過成本低廉，操作簡便的碳熱法一步制備出生物炭負載納米零價鐵材料，并通過硫化改性在納米鐵表面形成單質(zhì)硫、硫化亞鐵、硫化鐵吸附層，減緩了nzvi的鈍化作用，抑制了納米顆粒的團聚現(xiàn)象；同時硫鐵化物進一步提高了材料的反應活性。所述材料能夠有效的除鉻，在單一cr(ⅵ)溶液中反應12h cr(ⅵ)的去除率為62.39％，同時在含cr(ⅵ)的混合重金屬污染液中，反應12h后的除鉻率可以達到100％。本發(fā)明提供的制備方法，將碳熱法一步制備生物炭負載納米零價鐵、硫化改性相結(jié)合，有效的解決了納米零價鐵易氧化失活的問題，提高了生物炭負載納米零價鐵對單一cr(ⅵ)溶液中cr(ⅵ)的去除率，尤其提高了復合含cr(ⅵ)污染液中cr(ⅵ)的去除率，所述方法步驟簡單，經(jīng)濟有效，具有良好的應用前景。

100.上述詳細說明是針對本發(fā)明其中之一可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應包含于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種修復地下水cr(ⅵ)污染的生物炭負載鐵基納米改性材料，其特征在于，所述改性材料以生物炭為載體，負載有改性的鐵基納米材料；所述改性的鐵基納米材料的改性劑為醋酸、檸檬酸鈉、連二亞硫酸鈉和硫化鈉的混合物進行改性。2.如權(quán)利要求1所述的生物炭負載鐵基納米改性材料，其特征在于，所述生物炭由玉米秸稈、小麥秸稈、稻殼、橘子皮和木屑中的至少一種制得。3.如權(quán)利要求1所述的生物炭負載鐵基納米改性材料，其特征在于，所述改性鐵基納米材料包括零價鐵、單質(zhì)硫、硫化亞鐵和硫化鐵中的任一種或多種。4.如權(quán)利要求1所述的生物炭負載鐵基納米改性材料，其特征在于，所述鐵基納米改性材料中鐵與載體生物炭的質(zhì)量比為40～50mg/g。5.如權(quán)利要求1-4任一所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將生物質(zhì)烘干，粉碎后過篩，得到生物質(zhì)粉末物質(zhì)a；(2)將粉末物質(zhì)a加入到鐵鹽溶液中，攪拌浸漬后，經(jīng)真空抽濾，干燥，得到浸漬鐵鹽的生物質(zhì)粉末物質(zhì)b；(3)將物質(zhì)b，在持續(xù)通氮氣或其他惰性氣體條件下對生物質(zhì)進行熱解炭化，制得生物炭負載納米鐵基材料物質(zhì)c；(4)將物質(zhì)c加入到改性劑中進行改性，真空過濾后進行洗滌、干燥，即可得到生物炭負載鐵基納米改性材料。6.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述生物質(zhì)粉末的粒徑≤100目；步驟(2)中，所述干燥的條件為烘箱45-105℃干燥12～24小時。7.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述鐵鹽溶液由六水合氯化鐵、硫酸亞鐵和硝酸鐵中的至少一種加水配置而成，鐵鹽溶液中鐵含量為10～34mmol/l。8.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，生物質(zhì)粉末與鐵鹽溶液混合的固液比(g/ml)為0.02～0.05：1。9.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述熱解炭化的條件為：以5-10℃/min的速率升溫，加熱至600～900℃，保溫2-4h，然后自然冷卻至室溫。10.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述改性劑為：醋酸、檸檬酸鈉、連二亞硫酸鈉和硫化鈉的混合水溶液；所述溶液中，醋酸的加入量為0.1～0.6ml/l，檸檬酸鈉的濃度為1～15mg/l，硫化鈉和連二亞硫酸鈉摩爾比為1-2:1，溶液中總的硫含量為0～2mmol/l。11.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述生物炭負載鐵基納米材料與改性劑的固液比(g/ml)為0.002～0.006：1。12.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述干燥條件為真空冷凍干燥8～16小時，所述洗滌的條件為去離子水沖洗2～3遍。13.如權(quán)利要求5所述的生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述改性的條件為室溫下，150-200r/min的水浴搖床中震蕩0.25～4小時。

14.如權(quán)利要求1-4任一所述的生物炭負載鐵基納米改性材料及權(quán)利要求5-13任一所述生物炭負載鐵基納米改性材料的制備方法所制備的生物炭負載鐵基納米改性材料在去除復合重金屬污染地下水中cr(ⅵ)污染的應用。15.如權(quán)利要求14所述的應用，具體方法包括以下步驟：將生物炭負載鐵基納米改性材料與cr(ⅵ)污染廢水或混合進行振蕩處理；所述生物炭負載鐵基納米改性材料的添加量為1～5g/l；所述廢水cr(ⅵ)的初始濃度≤10.0mg/l；所述振蕩處理條件為：室溫下150-300r/min振蕩，反應時間為1～12h。16.如權(quán)利要求14所述的應用，具體方法包括以下步驟：將生物炭負載鐵基納米改性材料與含cr(ⅵ)污染廢水混合進行振蕩處理；所述生物炭負載鐵基納米改性材料的添加量為1～5g/l；所述廢水中cr(ⅵ)、ni、pb、as、cd各初始濃度均不大于10.0mg/l；所述振蕩處理條件為：室溫下150-300r/min振蕩，反應時間為1～12h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種修復Cr(Ⅵ)復合重金屬污染地下水的生物炭負載鐵基納米改性材料及其制備方法和應用。所述材料包括對生物炭負載納米零價鐵進行改性，所述生物炭負載納米零價鐵通過碳熱法制得。本發(fā)明通過碳熱法制得生物炭負載納米零價鐵，避免了傳統(tǒng)液相還原法使用高成本、高毒性的強還原劑，并且改性后的材料對Cr(Ⅵ)的去除率，可用于含鉻廢水的處理及鉻污染地下水的修復，尤其適用于復合重金屬污染物地下水中Cr(Ⅵ)的去除。去除。去除。

技術(shù)研發(fā)人員：顏湘華 王興潤 潘虹 黃銘濤 史開宇 余惠琳 張羽嘉 孫敏 劉俐 秦文艷

受保護的技術(shù)使用者：滑縣環(huán)境監(jiān)測站

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.19

技術(shù)公布日：2022/8/12