[發明專利]一種高效除磷除重金屬的生物炭、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201610279556.8
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105771899B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 代立春;譚芙蓉;何明雄;吳波;王彥偉
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 黎祖琴

本發明提供了一種利用甲殼類動物廢棄物制備高效除磷生物炭的方法，該方法包括如下步驟：(1)將蝦蟹殼洗凈烘干后備用；(2)將步驟(1)所得物置于馬弗爐中，在氮氣氛圍或限氧條件下，于300?900℃高溫熱解0.5?3小時，即得；所述蝦蟹殼包括螃蟹殼、蝦殼、龍蝦殼中的至少一種。本發明本發明所得生物炭具有十分優異的磷吸附效果，吸附量可達180mg磷/g生物炭；本發明所得生物炭同時具有優秀的除重金屬能力；本發明所得生物炭無需改性，制備過程簡單，原料易得廉價，具有十分廣闊的市場應用前景。

技術領域

本發明屬于吸附材料技術和廢棄生物質資源化利用領域，具體涉及一種高效除磷除重金屬的生物炭、制備方法及其應用。

背景技術

在各種水體污染中，由磷過量帶來的水體富營養化問題比較普遍。研究人員對此進行長期的研究。一般而言，利用活性炭進行除磷是常規的選擇，但由于活性炭的成本較高，不利于大規模的推廣應用。

近年來，廢棄資源的回收利用越來越受到人們的關注。對于水體磷污染而言，利用廢棄資源進行處理，可以顯著的降低水體處理時的原料成本。

然而，現有技術在利用廢棄資源，特別是利用廢棄生物質制備除磷產品時，通常需要十分復雜的過程才能獲得一定的除磷效果。如CN 103877937 A需要將鑭附在在生物炭上，且處理過程步驟繁多，并使用了大量的有機溶劑，在大規模制造時，不僅成本高昂而且容易污染環境，更為重要的是，其所得產品在對磷的清除率上效果并不如人意。CN103785357 A同樣存在類似的問題。

因此，如何找到一種制備方法簡單、除磷效果優異且以廢棄資源作為原料的除磷產品，成為本領域亟待解決的問題。另外，由于重金屬污染情況近年來日益凸顯，如何在制備同時具有高效除磷能力和除重金屬能力的符合上述要求的產品，對本領域而言，更是一種挑戰。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的之一在于提供一種高效除磷除重金屬的生物炭的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)將甲殼類動物廢棄物洗凈烘干，備用；

(2)將步驟(1)所得物置于馬弗爐中，在氮氣氛圍或限氧條件下，于300-900℃高溫熱解0.5-3小時，即得；

所述甲殼類動物廢棄物包括蝦蟹殼；所述蝦蟹殼包括螃蟹殼、蝦殼、龍蝦殼中的至少一種。

本發明的發明人長期從事吸附材料技術和廢棄生物質資源化利用領域方面工作，現有技術中極難找到原料為純廢棄生物質、制備方法簡單、除磷效果優異的產品。經過長時間的摸索，發明人驚喜的發現，當利用蟹殼或者蝦殼作為原料并依據本發明方法制備生物炭后，所得生物炭對于磷的吸附效果十分的優異。如本發明的一個實施例所示，本發明生物炭對于磷的清除效果高達99.5％，幾乎接近100％。在對磷的吸附量上，本發明所得的生物炭可達到180mg磷/g生物炭。

優選的，在步驟(1)中，還需將洗凈后的甲殼類動物廢棄物進行烘干、粉碎。

優選的，所述方法在在步驟(2)之后還包括步驟：將步驟(2)所得物進行研磨，至粒徑為50-200目，優選為80目。

優選的，所述蝦蟹殼為蟹殼。

優選的，步驟(2)中的熱解時間為2小時。

優選的，步驟(2)中的熱解溫度為300-900℃，更有選為800-900℃。

發明人還發現，熱解溫度對于所得生物炭的除磷效果而言，具有著重大的影響，且并非呈一般情況下的遞增趨勢，而是在800℃時，出現顯著的跳升現象。

本發明的另一個目的在于提供由上述方法制備得到的生物炭。

本發明的另一個目的在于提供上述生物炭在除磷方面的應用。