[發(fā)明專利]一種一步合成磁性生物炭的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510995847.2 | 申請日： | 2015-12-25 |
| 公開（公告）號： | CN105536703A | 公開（公告）日： | 2016-05-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 譚中欣;王遠(yuǎn)航;黃傳琴 | 申請（專利權(quán)）人： | 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | B01J20/20 | 分類號： | B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62 |
| 代理公司： | 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001 | 代理人： | 李鵬;王敏鋒 |
| 地址： | 430070 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 一步 合成 磁性 生物 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及重金屬污染控制領(lǐng)域。具體涉及一種一步合成磁性生物炭的制備方 法。適用于農(nóng)業(yè)廢棄物資源化二次利用。
背景技術(shù)
由于礦產(chǎn)開采、冶煉等工業(yè)活動中大量含重金屬污水排放，水、土環(huán)境污染日益嚴(yán) 重，大大威脅人體健康，因此對重金屬污染的水體有效修復(fù)已成為我國污染防治的關(guān)注焦 點(diǎn)。生物炭作為一類新型環(huán)境功能材料引起廣泛關(guān)注，生物炭原料來源廣泛，且具有較大的 孔隙度和比表面積，高度芳香化的結(jié)構(gòu)，含有大量酚羥基、羧基和羰基等優(yōu)點(diǎn)，使生物炭對 重金屬具有良好的吸附和穩(wěn)定作用。但生物炭使用后的回收與利用是生物炭利用領(lǐng)域需要 解決一個難題，而磁選法是目前發(fā)現(xiàn)的一種新的回收方法，成功解決了吸附后的生物炭的 回收循環(huán)利用問題。但目前磁性生物炭合成的方法是分兩步完成的，第一步是將農(nóng)業(yè)廢棄 生物質(zhì)制成普通的生物炭；第二步再將生物炭再合成具有磁性的生物炭，可見其制備過程 復(fù)雜費(fèi)時，成本也是相對較高的。為了降低制備成本，本發(fā)明通過將熱解炭化與磁化兩個過 程合并，在生物質(zhì)熱解爐內(nèi)進(jìn)行熱解制備，由該種方法合成的新型磁性生物炭不僅降低了 制備成本，而且能有效去除水體中重金屬，最終還可以實現(xiàn)分離回收。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前存在的上述問題，提供一種一步合成磁性生物炭的制備 方法。為了克服目前分兩步合成磁性生物炭的工藝繁瑣成本相對較高，采取將熱解炭化過 程與磁化過程合并，一步合成磁性生物炭。
本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
將生物質(zhì)原材料經(jīng)自然條件風(fēng)干后存放備用，生物質(zhì)原材料被破碎為長約2～ 4cm，將干燥破碎后的生物質(zhì)原材料加入到包含F(xiàn)e2+和Fe3+的鐵鹽溶液中，在鐵鹽溶液中，F(xiàn)e2+的摩爾濃度為0.4～0.6mol/L，F(xiàn)e3+的摩爾濃度為0.04～0.06mol/L，將生物質(zhì)原材料加入 鐵鹽溶液后得到混合液，生物質(zhì)原材料在混合液的重量百分含量為0.03～0.05％；
鐵鹽溶液由二價鐵鹽溶液和三價鐵鹽溶液混合而成，
二價鐵鹽溶液由以下方式獲得：將FeSO4溶于去離子水。
三價鐵鹽溶液由以下方式獲得：將Fe2(SO4)3-nH2O溶于去離子水。
將二價鐵鹽溶液和三價鐵鹽溶液混合獲得鐵鹽溶液。
將混合液在25～30℃下緩慢攪拌0.5～1h，然后用10mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液 的pH值至10～11，調(diào)節(jié)好pH值的混合液繼續(xù)攪拌0.5～1h，之后在25～30℃溫度條件下放置 1～2h,直至生物質(zhì)原料吸收鐵鹽溶液達(dá)到飽和狀態(tài)。
通過真空抽濾器對混合液進(jìn)行抽濾，濾除處理生物質(zhì)原材料中的自由水，將抽濾 處理后的生物質(zhì)原材料在熱解爐內(nèi)熱解制炭，熱解爐內(nèi)通入惰性保護(hù)氣體，熱解爐內(nèi)升溫 速率為20～30℃/min、熱解溫度為400～500℃、熱解時間為40～50min，得到磁性生物炭。
其制作過程如圖1工藝方法所示。其中在CO2氣氛下熱解溫度為400℃制備的磁性 生物炭標(biāo)記為MC400；在N2氣氛下熱解溫度為400℃制備的磁性生物炭標(biāo)記為MN400。
所述生物質(zhì)原材料為水稻秸稈等各類秸稈材料。
所述的惰性保護(hù)氣體是氮?dú)饣蚨趸肌?
所述的一步合成磁性生物炭材料用于去除水體中典型重金屬污染物，典型重金屬 污染物包括鉛、鎘、汞、鉻、銅、鋅等
所述的磁磁性生物炭的投加質(zhì)量與污水體積比例為1:500g/mL至1:2000g/mL。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：
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