[發明專利]一種高吸附性能生物碳/電氣石吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201611205194.4
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106582528A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 夏紅霞;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種高吸附性能生物碳/電氣石吸附劑及其制備方法。

背景技術

隨著工業化、城市化進程加快，人類面臨著越來越嚴重的水資源短缺和污染問題。據資料顯示，我國600多個城市中有一半左右的城市缺水，水污染造成的功能性缺水更使水資源短缺雪上加霜。據統計，全國75%的湖泊出現了不同程度的富營養化；90%的城市水域污染嚴重，南方城市總缺水量的60%---70%是由于水污染造成的。水污染降低了水體的使用功能，加劇了水資源短缺，嚴重影響了我國經濟、環境的可持續發展戰略。

生物碳是生物質材料在缺氧或限氧條件下熱解，去除生物質中的油和氣后剩下的固體物質。相關研究表明，生物碳具有巨大的表面積和內部空隙，具有負電荷多、離子交換能力強、吸附性能優異等特點，不僅能直接吸附污染物質，施入土壤后還可改善土壤理化性質、減少養分流失、促進作物生長、吸附固定土壤污染物質，并能增加土壤碳庫，減少溫室氣體排放。生物碳利用研究現已成為環境和農業科學領域研究的熱點之一。制備生物碳的原料來源十分廣泛，農田廢棄物、生活垃圾、牲畜糞便等均可作為制備生物碳的原料，但不同生物質原料和熱解溫度制備的生物碳結構差異較大，對污染物質的吸附性能也各不相同，這也是近年來相關學者還在繼續從事生物碳制備、改性方面研究的關鍵原因。此外，現有生物碳制備研究中多以單一原料制備生物碳，以混合物料制備生物碳的研究較少，尤其缺乏有目的性對生物質原料進行優化組合以制備高吸附性能生物碳方面的研究。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種高吸附性能生物碳的制備方法。

本發明的第二個目的在于提供一種高吸附性能生物碳/電氣石吸附劑的制備方法。

本發明的目的是通過如下技術措施實現的：

一種高吸附性能生物碳的制備方法，其特征在于，所述生物碳是由霹靂果殼和榛子殼按下列方法制得：（1）取霹靂果殼、榛子殼分別粉碎過20～200目篩，備用；（2）將上述粉碎后的霹靂果殼、榛子殼按質量比為1～10：1混合，再加入混合催化劑溶液，混合催化劑溶液的配制方法為取霹靂果殼、榛子殼粉末總質量1%的質量比Co(NO₃)₂·6H₂O: Zr(NO₃)₄·3H₂O=5:3的混合催化劑，加入混合催化劑10倍量的水溶解制得混合催化劑溶液，密封靜置24h；（3）將上述生物質置于樣品舟中，通入氮氣使管式馬弗爐中樣品舟氣壓達到0-3MPa，密閉熱解，待反應結束冷卻至室溫取出；所述熱解分為低溫熱解和高溫熱解兩個過程，低溫熱解過程是先將溫度升高至100-300℃，熱解30-120min，高溫熱解過程是繼續升溫至300-800℃，熱解60-200min，升溫速度為5-15℃/min；（4）將上述制備的生物碳與5倍生物碳質量的體積濃度為1~20%的H₂O₂混勻，質量體積比為生物碳：H₂O₂=1:5，在振蕩器中震蕩12h取出，用蒸餾水洗凈后烘干，即獲得高吸附性能生物碳。

進一步，為了提高生物碳的吸附性能，使得生物碳的穩定性更好，空隙結構更好，一種高吸附性能生物碳的制備方法，其特征在于，所述霹靂果殼、核桃殼質量比例優選為1：2，霹靂果殼、榛子殼粉碎過篩目數優選為100目，所述通入氮氣使管式馬弗爐中樣品舟氣壓優選為1.5MPa，所述低溫熱解溫度優選為150℃，熱解時間為60min，所述高溫熱解溫度優選為700℃、熱解時間優選為120min，所述H₂O₂體積濃度優選為10%。

一種霹靂果殼、榛子殼/電氣石吸附劑的制備方法，其特征在于，它是按下列步驟制得：

A.電氣石處理：

A1.將收集的電氣石粉碎過20～500目篩；

A2. 將粉碎后的電氣石粉用濃度為0.1-10.0mol/L的硝酸溶液浸泡12h，質量體積比為電氣石粉：硝酸溶液=1:10，取出；

A3.將上述預處理過的電氣石粉放入管式馬弗爐中，于800℃條件下煅燒2h，取出備用；

B.高吸附性能生物碳/電氣石吸附劑制備：

B1.將高吸附性能生物碳和經過預處理的電氣石粉末混合備用；