CN108722356A - 一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，它涉及一种亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有负载金属粒子的基体成本高，纳米零价铁不稳定易发生团聚，应用吸附移除重金属过程中性能较低的问题。方法：一、生物质热解熔盐活化；二、制备亲水性多孔生物炭材料；三、负载纳米零价铁，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料。本发明制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的比表面积能够达到603.4m2·g‑1。由于玉米秸秆是成本低廉、来源广泛的农业废弃物，热解其作为基体材料，降低了合成工艺的成本。本发明制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料用于环境污染物修复领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法。
背景技术
纳米零价铁是一种环境友好型材料，具有粒径小，表面积大，还原能力强，反应速度快等优点。因此，纳米零价铁被广泛应用在水体修复领域。但由于纳米零价铁存在空气中稳定性差、保存难度大，易与周围介质中的水或氧气反应，导致形成氧化层以抑制与污染物的进一步反应。此外，由于其表面能高，纳米零价铁容易凝聚成较大的颗粒，从而降低反应活性，因此，纳米零价铁的利用率低。
近年来，使用二氧化硅、聚合物、黏土矿物、活性炭、石墨烯、碳纳米管等材料作为载体可以有效的提高纳米零价铁的稳定性。但是，上述这些载体的成本高，而且在应用吸附移除重金属过程中性能较低。已有研究报道，通过使用海泡石负载的纳米级零价铁移除地下水中重金属Pb2+，其最大吸附量为44.05mg/g；将零价铁负载在SiC纳米粒子上用于水溶液中Pb2+的去除，该材料对铅的最大吸附量为178.57mg/g。
发明内容
本发明的目的是要解决现有负载金属粒子的基体成本高，纳米零价铁不稳定易发生团聚，应用吸附移除重金属过程中性能较低的问题，而提供一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法。
一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、生物质热解熔盐活化：
①、对生物炭原材料进行裁剪粉碎，再使用蒸馏水清洗5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，再将干燥的生物炭原材料过100目筛～200目筛，得到生物炭原材料细粉；
②、将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入惰性气体，在惰性气体保护下将管式炉升温至700℃～900℃，再在温度为700℃～900℃和惰性气体气氛保护下热解1h～3h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料；
步骤一②中所述的惰性气体为氮气或氩气；
步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为(1～10):1；
二、①、将热解碳化后的多孔生物炭材料置于蒸馏水中清洗，再将热解碳化后的多孔生物炭材料取出；
②、重复步骤二①5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，干燥后浸入酸性氧化剂溶液中，水浴加热3h～24h，再取出，再使用蒸馏水冲洗5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，得到亲水性多孔生物炭材料；
三、在惰性气体保护下，将亲水性多孔生物炭材料浸于铁盐水溶液中，在搅拌速度为1000r/min～1500r/min下搅拌2h～10h，保持搅拌速度不变，滴加还原性溶液，继续搅拌反应2h～10h，再离心分离，再将离心分离得到的固体物质在温度为50℃～70℃下真空干燥，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料；
步骤三中所述的惰性气体为氮气或氩气；
步骤三中所述的铁盐水溶液中铁盐与还原性溶液中还原剂的质量比为1:(0.1～0.5)。
本发明的原理及优点：
一、本发明以生物炭原材料为原料，采用熔盐辅助与化学还原相结合制备得到的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料具有较大的比表面积，本发明制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的比表面积能够达到603.4m2·g-1。且纳米零价铁能够高度均匀分散在亲水性多孔生物炭材料表面，因此提高了纳米零价铁在环境中的利用效率；
二、本发明将亲水性多孔生物炭材料与二价铁离子混合时，亲水性多孔生物炭材料表面的含氧官能团将二价铁吸附在其表面，有利于提高生成的纳米零价铁在多孔生物炭材料表面的分散度。纳米零价铁和多孔生物炭材料的协同作用提高了其在环境中的利用效率；
三、生物炭原材料作为廉价易得的农业废弃物，将其热解作为基体材料，降低了合成成本。并且利用其与金属盐混合热解、化学还原相结合的方法，制备得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料，有效地提高了纳米零价铁的分散度，提高了其在环境修复领域的利用价值；
四、本发明制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料移除重金属Pb2+的吸附量为174.5mg·g-1～195.0mg·g-1；移除重金属Cu2+的吸附量为68.8mg·g-1～161.9mg·g-1，移除重金属Zn2+的吸附量为62.1mg·g-1～109.7mg·g-1；
五、本发明制备方法简便，原料廉价易得，因此适合大批量的合成制备。
本发明制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料用于环境污染物修复领域。
附图说明
图1为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的扫描电镜图；
图2为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的透射电镜图；
图3为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的XRD谱图；
图4为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的N2吸附-脱附谱图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式是一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、生物质热解熔盐活化：
①、对生物炭原材料进行裁剪粉碎，再使用蒸馏水清洗5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，再将干燥的生物炭原材料过100目筛～200目筛，得到生物炭原材料细粉；
②、将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入惰性气体，在惰性气体保护下将管式炉升温至700℃～900℃，再在温度为700℃～900℃和惰性气体气氛保护下热解1h～3h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料；
步骤一②中所述的惰性气体为氮气或氩气；
步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为(1～10):1；
二、①、将热解碳化后的多孔生物炭材料置于蒸馏水中清洗，再将热解碳化后的多孔生物炭材料取出；
②、重复步骤二①5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，干燥后浸入酸性氧化剂溶液中，水浴加热3h～24h，再取出，再使用蒸馏水冲洗5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，得到亲水性多孔生物炭材料；
三、在惰性气体保护下，将亲水性多孔生物炭材料浸于铁盐水溶液中，在搅拌速度为1000r/min～1500r/min下搅拌2h～10h，保持搅拌速度不变，滴加还原性溶液，继续搅拌反应2h～10h，再离心分离，再将离心分离得到的固体物质在温度为50℃～70℃下真空干燥，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料；
步骤三中所述的惰性气体为氮气或氩气；
步骤三中所述的铁盐水溶液中铁盐与还原性溶液中还原剂的质量比为1:(0.1～0.5)。
本实施方式步骤一②进行热解的目的是：高温下金属盐熔化从而活化生物质，以制备多孔生物炭，热解后得到的多孔生物炭材料具有明显的分级多孔结构。
本实施方式步骤二中通过将多孔生物炭材料浸渍在酸性氧化剂溶液中以增强多孔生物炭材料的亲水性能力，使得多孔生物炭材料能够更好的溶于水中；并且经过此过程处理可以提高多孔生物炭材料表面的含氧官能团数目，有利于增加其材料的应用范围。
本实施方式步骤三中滴加还原性溶液的目的是：使吸附在亲水性多孔生物炭材料表面的二价铁原位还原为零价铁，并且还原得到的纳米零价铁高度分散在亲水性多孔生物炭材料表面。
本实施方式的原理及优点：
一、本实施方式以生物炭原材料为原料，采用熔盐辅助与化学还原相结合制备得到的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料具有较大的比表面积，本实施方式制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的比表面积能够达到603.4m2·g-1。且纳米零价铁能够高度均匀分散在亲水性多孔生物炭材料表面，因此提高了纳米零价铁在环境中的利用效率；
二、本实施方式将亲水性多孔生物炭材料与二价铁离子混合时，亲水性多孔生物炭材料表面的含氧官能团将二价铁吸附在其表面，有利于提高生成的纳米零价铁在多孔生物炭材料表面的分散度。纳米零价铁和多孔生物炭材料的协同作用提高了其在环境中的利用效率；
三、生物炭原材料作为廉价易得的农业废弃物，将其热解作为基体材料，降低了合成成本。并且利用其与金属盐混合热解、化学还原相结合的方法，制备得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料，有效地提高了纳米零价铁的分散度，提高了其在环境修复领域的利用价值；
四、本实施方式制备方法简便，原料廉价易得，因此适合大批量的合成制备。
本实施方式制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料用于环境污染物修复领域。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一①中所述的生物炭原材料为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆和稻壳中的一种或其中几种的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一②中所述的金属盐为KHCO3或NaHCO3。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一②中管式炉升温至700℃～900℃时的升温速率为8℃/min～11℃/min。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一②中将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入惰性气体，在惰性气体保护下将管式炉升温至700℃～800℃，再在温度为700℃～800℃和惰性气体气氛保护下热解1h～2h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为(1～5):1。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二②中所述的水浴加热的温度为50℃～70℃。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二②中所述的酸性氧化剂溶液为(NH4)2S2O8和质量分数为10％～20％的硫酸组成的混合液；所述的酸性氧化剂溶液中(NH4)2S2O8和H2SO4的摩尔比为1:(1～5)。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中所述的铁盐水溶液为硝酸亚铁、硫酸亚铁溶液或氯化亚铁，铁盐水溶液的浓度为0.02mol·L-1～0.2mol·L-1。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中所述的还原性溶液为NaBH4溶液，还原性溶液的浓度为0.1mol·L-1～1mol·L-1。
其它与具体实施方式一至九之一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一：一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、生物质热解熔盐活化：
①、对生物炭原材料进行裁剪粉碎，再使用蒸馏水清洗7次，再在温度为80℃下干燥，再将干燥的生物炭原材料过100目筛，得到生物炭原材料细粉；
步骤一①中所述的生物炭原材料为玉米秸秆；
②、将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入氮气，在氮气保护下将管式炉升温至800℃，再在温度为800℃和氮气气氛保护下热解2h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料；
步骤一②中所述的金属盐为KHCO3；
步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为1:1；
步骤一②中管式炉升温至800℃时的升温速率为10℃/min；
二、①、将热解碳化后的多孔生物炭材料置于蒸馏水中清洗，再将热解碳化后的多孔生物炭材料取出；
②、重复步骤二①7次，再在温度为80℃下干燥，干燥后浸入酸性氧化剂溶液中，水浴加热8h，再取出，再使用蒸馏水冲洗7次，再在温度为80℃下干燥，得到亲水性多孔生物炭材料；
步骤二②中所述的水浴加热的温度为60℃；
步骤二②中所述的酸性氧化剂溶液为(NH4)2S2O8和质量分数为17.5％的硫酸组成的混合液；所述的酸性氧化剂溶液中(NH4)2S2O8和H2SO4的摩尔比为1:2；
三、在惰性气体保护下，将亲水性多孔生物炭材料浸于铁盐水溶液中，在搅拌速度为1200r/min下搅拌4h，保持搅拌速度不变，滴加还原性溶液，继续搅拌反应5h，再离心分离，再将离心分离得到的固体物质在温度为60℃下真空干燥，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料；
步骤三中所述的惰性气体为氮气；
步骤三中所述的铁盐水溶液为硫酸亚铁溶液，铁盐水溶液的浓度为0.075mol·L-1；
步骤三中所述的还原性溶液为NaBH4溶液，还原性溶液的浓度为0.3mol·L-1；
步骤三中所述的铁盐水溶液中铁盐与还原性溶液中还原剂的质量比为1:0.27。
实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料中纳米零价铁与亲水性多孔生物炭材料的质量比为1:1。
实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的扫描电镜照片如图1所示；
实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的透射电镜照片如图2所示。
图1为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的扫描电镜图；
从图1可知，纳米零价铁粒子均匀分散在亲水性多孔生物炭材料的表面。
图2为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的透射电镜图；
从图2可知，纳米零价铁粒子无团聚现象，平均粒径在100nm左右且均匀分散在亲水性多孔生物炭材料的表面；
图3是实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的XRD谱图；
从图3可以分析得到实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的晶体性质。在XRD图谱中以21.6°为中心的宽而弱的衍射峰归因于碳元素且主要以无定形形式存在。样品中呈现出三个强衍射峰44.7°，65.0°和82.3°，分别对应于纳米零价铁(Fe0)(JCPDS,NO.87-0721))的(100)，(200)和(211)晶面。这些结果表明结晶良好的纳米零价铁已经成功的负载在亲水性多孔生物炭材料的表面。
图4为实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的N2吸附-脱附谱图。
从图4可以看出，实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料具有II型等温线的特征，中等相对压力下(P/P0＝0.4-0.95)由毛细管冷凝产生存在H4型滞后环，表明实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料存在微孔和中孔结构。
实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的比表面积可达603.4m2·g-1。
实施例二：一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、生物质热解熔盐活化：
①、对生物炭原材料进行裁剪粉碎，再使用蒸馏水清洗7次，再在温度为80℃下干燥，再将干燥的生物炭原材料过100目筛，得到生物炭原材料细粉；
步骤一①中所述的生物炭原材料为玉米秸秆；
②、将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入氮气，在氮气保护下将管式炉升温至800℃，再在温度为800℃和氮气气氛保护下热解2h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料；
步骤一②中所述的金属盐为KHCO3；
步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为1:1；
步骤一②中管式炉升温至800℃时的升温速率为10℃/min；
二、①、将热解碳化后的多孔生物炭材料置于蒸馏水中清洗，再将热解碳化后的多孔生物炭材料取出；
②、重复步骤二①7次，再在温度为80℃下干燥，干燥后浸入酸性氧化剂溶液中，水浴加热8h，再取出，再使用蒸馏水冲洗7次，再在温度为80℃下干燥，得到亲水性多孔生物炭材料；
步骤二②中所述的水浴加热的温度为60℃；
步骤二②中所述的酸性氧化剂溶液为(NH4)2S2O8和质量分数为17.5％的硫酸组成的混合液；所述的酸性氧化剂溶液中(NH4)2S2O8和H2SO4的摩尔比为1:2；
三、在惰性气体保护下，将亲水性多孔生物炭材料浸于铁盐水溶液中，在搅拌速度为1200r/min下搅拌4h，保持搅拌速度不变，滴加还原性溶液，继续搅拌反应5h，再离心分离，再将离心分离得到的固体物质在温度为60℃下真空干燥，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料；
步骤三中所述的惰性气体为氮气；
步骤三中所述的铁盐水溶液为硫酸亚铁溶液，铁盐水溶液的浓度为0.035mol·L-1；
步骤三中所述的还原性溶液为NaBH4溶液，还原性溶液的浓度为0.15mol·L-1；
步骤三中所述的铁盐水溶液中铁盐与还原性溶液中还原剂的质量比为1:0.27。
实施例二步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料中纳米零价铁与亲水性多孔生物炭材料的质量比为1:2。
实施例三：一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、生物质热解熔盐活化：
①、对生物炭原材料进行裁剪粉碎，再使用蒸馏水清洗7次，再在温度为80℃下干燥，再将干燥的生物炭原材料过100目筛，得到生物炭原材料细粉；
步骤一①中所述的生物炭原材料为玉米秸秆；
②、将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入氮气，在氮气保护下将管式炉升温至800℃，再在温度为800℃和氮气气氛保护下热解2h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料；
步骤一②中所述的金属盐为KHCO3；
步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为1:1；
步骤一②中管式炉升温至800℃时的升温速率为10℃/min；
二、①、将热解碳化后的多孔生物炭材料置于蒸馏水中清洗，再将热解碳化后的多孔生物炭材料取出；
②、重复步骤二①7次，再在温度为80℃下干燥，干燥后浸入酸性氧化剂溶液中，水浴加热8h，再取出，再使用蒸馏水冲洗7次，再在温度为80℃下干燥，得到亲水性多孔生物炭材料；
步骤二②中所述的水浴加热的温度为60℃；
步骤二②中所述的酸性氧化剂溶液为(NH4)2S2O8和质量分数为17.5％的硫酸组成的混合液；所述的酸性氧化剂溶液中(NH4)2S2O8和H2SO4的摩尔比为1:2；
三、在惰性气体保护下，将亲水性多孔生物炭材料浸于铁盐水溶液中，在搅拌速度为1200r/min下搅拌4h，保持搅拌速度不变，滴加还原性溶液，继续搅拌反应5h，再离心分离，再将离心分离得到的固体物质在温度为60℃下真空干燥，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料；
步骤三中所述的惰性气体为氮气；
步骤三中所述的铁盐水溶液为硫酸亚铁溶液，铁盐水溶液的浓度为0.15mol·L-1；
步骤三中所述的还原性溶液为NaBH4溶液，还原性溶液的浓度为0.6mol·L-1；
步骤三中所述的铁盐水溶液中铁盐与还原性溶液中还原剂的质量比为1:0.27。
实施例三步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料中纳米零价铁与亲水性多孔生物炭材料的质量比为2:1。
实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料移除重金属Pb2+、Cu2+和Zn2+，其吸附量依次分别为192.8mg·g-1，125.4mg·g-1和73.8mg·g-1，而使用实施例一步骤一②得到的热解碳化后的多孔生物炭材料吸附重金属Pb2+、Cu2+和Zn2+，吸附量依次分别为108.1mg·g-1，50.8mg·g-1和33.5mg·g-1，吸附效果均显著低于实施例一步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料。
实施例二步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料移除重金属Pb2+、Cu2+和Zn2+，其吸附量依次分别为174.5mg·g-1，68.8mg·g-1和62.1mg·g-1。
实施例三步骤三制备的纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料移除重金属Pb2+、Cu2+和Zn2+，其吸附量依次分别为195.0mg·g-1，161.9mg·g-1和109.7mg·g-1。
Claims (10)
1.一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：
一、生物质热解熔盐活化：
①、对生物炭原材料进行裁剪粉碎，再使用蒸馏水清洗5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，再将干燥的生物炭原材料过100目筛～200目筛，得到生物炭原材料细粉；
②、将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入惰性气体，在惰性气体保护下将管式炉升温至700℃～900℃，再在温度为700℃～900℃和惰性气体气氛保护下热解1h～3h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料；
步骤一②中所述的惰性气体为氮气或氩气；
步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为(1～10):1；
二、①、将热解碳化后的多孔生物炭材料置于蒸馏水中清洗，再将热解碳化后的多孔生物炭材料取出；
②、重复步骤二①5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，干燥后浸入酸性氧化剂溶液中，水浴加热3h～24h，再取出，再使用蒸馏水冲洗5次～10次，再在温度为70℃～90℃下干燥，得到亲水性多孔生物炭材料；
三、在惰性气体保护下，将亲水性多孔生物炭材料浸于铁盐水溶液中，在搅拌速度为1000r/min～1500r/min下搅拌2h～10h，保持搅拌速度不变，滴加还原性溶液，继续搅拌反应2h～10h，再离心分离，再将离心分离得到的固体物质在温度为50℃～70℃下真空干燥，得到纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料；
步骤三中所述的惰性气体为氮气或氩气；
步骤三中所述的铁盐水溶液中铁盐与还原性溶液中还原剂的质量比为1:(0.1～0.5)。
2.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的生物炭原材料为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆和稻壳中的一种或其中几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的金属盐为KHCO3或NaHCO3。
4.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中管式炉升温至700℃～900℃时的升温速率为8℃/min～11℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中将生物炭原材料细粉与金属盐进行研磨混合，得到反应物；将反应物置于管式炉中，向管式炉中通入惰性气体，在惰性气体保护下将管式炉升温至700℃～800℃，再在温度为700℃～800℃和惰性气体气氛保护下热解1h～2h，得到热解碳化后的多孔生物炭材料。
6.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的生物炭原材料细粉与金属盐的质量比为(1～5):1。
7.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的水浴加热的温度为50℃～70℃。
8.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的酸性氧化剂溶液为(NH4)2S2O8和质量分数为10％～20％的硫酸组成的混合液；所述的酸性氧化剂溶液中(NH4)2S2O8和H2SO4的摩尔比为1:(1～5)。
9.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的铁盐水溶液为硝酸亚铁、硫酸亚铁溶液或氯化亚铁，铁盐水溶液的浓度为0.02mol·L-1～0.2mol·L-1。
10.根据权利要求1所述的一种纳米零价铁负载亲水性多孔生物炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的还原性溶液为NaBH4溶液，还原性溶液的浓度为0.1mol·L-1～1mol·L-1。
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