[發明專利]一種微量氧氣氣氛熱解制備毛竹生物炭的方法

在審

• 申請號: 201710734276.6
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107684898A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 單保慶;張超
• 申請（專利權）人: 北京中科乾和環保科技服務有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)11210
• 代理人: 丁偉

技術領域

本發明涉及生物炭材料制備技術領域，具體來說，涉及一種微量氧氣氣氛熱解制備毛竹生物炭的方法。

背景技術

重金屬多為非降解型有毒物質，不具備自然凈化能力，一旦進入環境就很難從環境中去除。目前重金屬污染的治理方法以物理化學方法為主，生物修復技術作為經濟、高效、環保的治理技術也受到廣泛關注。利用超富集植物從水體中將重金屬提取到植物上部，人工收獲轉移，焚燒后用于提取重金屬，使其變廢為寶。因此生物修復技術的可行性和有效性將逐漸加強，在治理和防治重金屬污染方面將發揮更大作用,具有良好的應用前景。

水體重金屬污染的治理方法總的來說，采用以下兩條基本途徑，一是降低重金屬在水體中的遷移能力和生物可利用性；二是將重金屬從被污染水體中徹底清除。具體來書，具有如下方法：

1.混凝沉淀法，加入堿性物質，使水體pH值升高，能使大多數重金屬生成氫氧化物沉淀。

2.離子還原法和交換法，利用一些容易得到的還原劑將水體中的重金屬還原，形成無污染或污染程度較輕的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對水體的污染。

3.電動力學修復技術，給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場，利用電場遷移力將重金屬遷移出水體。

4.植物修復法，利用特定植物實施污染環境治理的技術統稱，通過植物對重金屬元素或有機物質的特殊富集和降解能力來去除環境中的污染物，或消除污染物的毒性，達到污染治理與生態修復的目的，例如鳳眼蓮、水芹能很好地除掉污水中的Cd、Cr和Cu等重金屬。

5.動物修復法，應用一些優選的魚類以及其它水生動物品種在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅出，以達到水體重金屬污染修復的目的。

6.微生物修復法，主要包括微生物對重金屬的固定和形態的轉化。

以上方法均存在成本過高的缺點，而以上方法4~6雖然相對來說成本較低，但是存在即時性差，吸附容量低的缺點，如何解決水環境重金屬去除過程吸附容量低、成本過高這一技術問題是本領域一直以來關注解決的技術問題。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種微量氧氣氣氛熱解制備毛竹生物炭的方法，應用于去除水體中吸附重金屬鉛，有效解決了水環境重金屬去除過程吸附容量低、成本過高等缺點。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種微量氧氣氣氛熱解制備毛竹生物炭的方法，包括如下步驟：

S1.毛竹經預處理，至干凈且干燥的碎片狀態；

S2.將預處理后的毛竹經微量氧氣氣氛熱解，所述微量氧氣氣氛為氧氣與氮氣的混合氣體，所述混合氣體中，氧氣的體積比例為0%~4%；

S3. 將步驟S2中熱解產物，粉碎過篩后，得到毛竹生物炭。

進一步地，所述預處理具體包括如下步驟：將新鮮成年毛竹放置干燥處風干，用超純水沖洗3遍，放置于105℃烘箱內烘烤24h，粉碎后用超純水清洗、烘干。按照上述方法進行預處理，可以去除塵土和水分對熱解過程的影響，使最終得到的生物炭純度更高，對重金屬離子的吸附性能更好，尤其是粉碎后的清洗和烘干，可以讓除塵土和水分對熱解過程的影響降至最低。

進一步地，所述粉碎方法為，將毛竹通過鍘刀切成1cm×1cm的碎片，用尼龍網篩過篩，得到80~100目的毛竹碎片。

進一步地，所述粉碎方法為，將毛竹直接采用剪切成長度為5~10cm的碎片。

進一步地，步驟S2具體包括如下步驟：

步驟A.將預處理后的毛竹放入真空管式爐，用O₂和N₂混合氣體置換真空管式爐內的空氣；

步驟B.對真空管式爐內的毛竹進行熱解，熱解過程持續通入O₂和N₂混合氣體直到反應結束。

進一步地，所述步驟A中用O₂和N₂混合氣體置換真空管式爐內的空氣的方法具體為：對真空管式爐抽真空，至真空度達到-0.1Mpa，通入O₂和N₂混合氣體，恢復常壓，重復上述操作一次。通過此方式置換空氣，可以使真空管式爐內的殘存空氣降低到對熱解過程幾乎無法造成影響的程度。