[發明專利]一種高效吸附銅離子負載碳酸鈣的水熱生物質炭材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710593489.1
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107213872B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 李兵;傅深淵;郭建忠;馮炎龍
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 溫州知遠專利代理事務所(特殊普通合伙) 33262
• 代理人: 湯時達

本發明公開了一種高效吸附銅離子負載碳酸鈣的水熱生物質炭材料的制備方法，包括以下步驟：S1：將農林剩余物原料置于烘干機中烘干，將烘干后的農林剩余物轉移至粉碎機進行粉碎、過篩，即得到農林剩余物粉；S2：將農林剩余物粉、氯化鈣和碳酸鈉置于水中，室溫攪拌，待混合均勻后置于帶聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，然后在180～240℃條件下反應6～24小時、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后取濾渣烘干即得成品。本發明工藝簡單、原料成本低、吸附量大，制得的吸附材料可以應用于銅離子的吸附治理，并具有良好的處理效果，不僅實現了農林剩余物資源的回收利用，并且得到了廉價、高效的新型吸附劑，促進環保事業的發展。

技術領域

本發明屬于生物質炭吸附材料制備以及環境污染治理領域，特別涉及一種以農林剩余物為主要材料進行水熱炭化制備生物質吸附材料的生產方法，具體是一種高效吸附銅離子負載碳酸鈣的水熱生物質炭材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著工業農業的發展，各種工業（如冶煉、電鍍、采礦等）廢水和固體廢棄物的滲出液直接排入水體，致使水體中重金屬含量越來越高。由于重金屬元素具有難降解、易積累、毒性大等特點，還能被植物富集吸收進入食物鏈，從而危害人、畜、鳥等各種生命的健康。銅是一種廣泛存在于水環境中的重金屬，雖然濃度不高，但當銅在生物體內積累到一定數量后，就會出現受害癥狀，生理受阻、發育停滯，甚至死亡，受到環境科學界的廣泛關注。

水熱炭化技術是一種新型的生物質炭化技術，與傳統熱裂解炭化技術相比，水熱炭化技術具有不受物料含水率的限制，制備條件溫和、設備處理簡單、操作方便、應用規模可調節性強等優點。以農林剩余物為原料，采用水熱炭化技術制備的水熱生物質炭表面含有豐富的有機官能團，對重金屬離子具有較高的吸附容量，但對重金屬吸附容量有待進一步提高。因此，尋求制備工藝簡單、環境友好的的高效重金屬吸附水熱生物質炭具有重大意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高效吸附銅離子負載碳酸鈣的水熱生物質炭材料的制備方法。

一種高效吸附銅離子負載碳酸鈣的水熱生物質炭材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：將農林剩余物原料置于烘干機中烘干1～3h，待水分降至5%以下，再將烘干后的農林剩余物轉移至粉碎機進行粉碎、過篩，即得到農林剩余物粉；

S2：將農林剩余物粉、氯化鈣和碳酸鈉置于水中，室溫攪拌，待混合均勻后置于帶聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，然后在180～240℃條件下反應6～24小時、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后取濾渣烘干即得到碳酸鈣負載的水熱生物質炭。

優選的，所述農林剩余物粉、氯化鈣、碳酸鈉和水的重量份比為40：2～10：2～10：150～250。

優選的，所述農林剩余物粉、氯化鈣、碳酸鈉和水的重量份比為40：5：5：200。

優選的，所述農林剩余物為竹屑和麻桿中的任意一種。

優選的，所述農林剩余物粉為通過60目篩網且不過80目篩網的粉末。

優選的，所述S2步驟中的攪拌速度為200～400r/min。

優選的，所述S2步驟中的烘干溫度為90～110℃，烘干時間由水熱生物質炭中的水分的決定，當水分低于2%即可停止烘干。

本發明采用氯化鈣、碳酸鈉和農林剩余物粉水熱炭化制備碳酸鈣負載的水熱生物質炭對銅離子的吸附能力明顯提高，對銅離子的吸附容量可以達到120 mg/g以上，而對應的不加氯化鈣和碳酸鈉制備的水熱生物質炭對銅離子的飽和吸附容量僅為14 mg/g，將作為農林剩余物、環境污染物改性成吸附率高的水熱生物質炭吸附材料，對重金屬離子具有良好的吸附性能，有利于應用到工業廢水的處理等領域，且變廢為寶，極大地提高了農林廢棄物的附加值。

附圖說明