[發明專利]一種生物炭膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710283632.7
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107335341B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 陳寶梁;朱小螢;阿布多·加法兒;楊凱杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/02;B01D67/00;B01D53/02;B01J20/20;C02F1/28;B09C1/00
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高;傅朝棟

本發明公開了一種生物炭膜的制備方法。生物炭成膜有效解決了生物炭顆粒使用過程中的流失與循環使用問題，是一種生物炭器件化的新方法。該生物炭膜獨立于基底穩定存在，有很好的機械強度。該膜兼具吸附能力與顆粒物截留能力，同時有很強的抗污染能力與再生循環使用能力。根據上述性質，該多功能膜可實現溶解態有機污染物的高效去除以及顆粒態污染物的有效截留，同時可以循環利用，可應用于環境污染水體的處理、空氣凈化、飲用水凈化、土壤污染修復等領域。

技術領域

本發明屬于生物炭環保材料制備領域，尤其涉及一種生物炭膜的制備方法。

技術背景

生物炭是一種從生物質加熱裂解得到的富碳產物，由于其豐富的孔隙結構、巨大的比表面積以及特殊的表面性質，其對環境中的污染物具有很好的吸附去除作用，并且在水污染治理以及土壤修復等領域引起了廣泛的關注。但是，到現在為止，所有對于生物炭材料的應用都是基于顆粒態的形式，顆粒態生物炭的應用過程中難免會產生顆粒流失問題，并且對后期的固/液分離、循環利用等造成一定的困難。同時生物炭流入環境當中存在不可控的遷移轉化過程及毒性作用，導致顆粒態的生物炭在水污染處理以及土壤治理中也存在不可控的風險。與常規的活性炭相比，生物炭制備方法簡單，成本低，同時可以通過裂解溫度調控其結構特征。所以，研究并開發新型生物炭器件對于生物炭的應用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物炭成膜的方法，將生物炭器件化，解決現有應用中存在的問題。在既解決其顆粒流失回收的同時，保證其吸附能力的同時又使其具有顆粒物截留的能力，為生物炭的應用提供更廣泛的空間。

為了解決生物炭的流失，回收及循環利用問題，同時保證其吸附能力并賦予其顆粒截留的能力，本發明提供了一種有效的生物炭器件化方法：將生物炭與高分子聚合物結合，通過相轉換刮膜法制備得到獨立的生物炭膜

本發明的目的具體是通過以下技術方案實現：

生物炭膜的制備方法具體如下：首先，以生物質通過高溫裂解得到的生物炭為單元，以高分子聚合物為交聯劑，均勻混合形成鑄膜液，再將鑄膜液通過相轉換的方法得到生物炭膜。

作為優選，所述的生物質為木屑。

作為優選，所述的生物質的高溫裂解過程在限氧條件下進行。

作為優選，所述的裂解溫度為100–1800℃，優選為300～700℃。

作為優選，所述的生物質在進行高溫裂解之前，預先通過至少500目的篩網。由此可以保持生物炭材料尺寸為微米級，目的是容易使生物炭與高分子聚合物混合均勻。

作為優選，所述的鑄膜液制備方法為：將聚偏二氟乙烯與聚乙烯吡咯烷酮溶解于二甲基乙酰胺中，得到多聚物溶液，再將其與所述的生物炭均勻混合得到鑄膜液。

作為優選，所述的鑄膜液中，生物炭的質量百分比控制在1％-50％。

作為優選，所述的相轉換方法為：將鑄膜液在玻璃板上，利用刮膜機刮制成均勻的生物炭膜，將生物炭膜進行固化后置于水中，溶解掉膜中的聚乙烯吡咯烷酮造孔劑，最后進行干燥處理。利用刮膜機進行制備膜材料，目的是通過相轉換快速成膜，同時精確控制膜的厚度。

作為優選，鑄膜液在進行相轉換之前，預先在真空條件下進行脫氣，目的是排除其中的氣泡。。

作為優選，制備過程中，通過添加不同溫度下裂解的生物炭調節膜的表面性質。

本發明提供了一種新型的生物炭器件化的方法，使生物炭與高分子聚合物相互結合，并通過相轉換的方法固化成膜。實際使用中，該膜具有以下優勢：

1、得到的生物炭膜獨立于基底穩定存在，具有很好的機械強度，可滿足在不同應用中的強度要求。

2、得到的膜首次將生物炭器件化，防止了其在使用過程中的流失。