[發明專利]一種生物質炭緩沖劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201711068822.3
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107737579A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 劉淼;宋俊德;溫泉;張曉婉
• 申請（專利權）人: 遼寧石化職業技術學院;遼寧省第一水文地質工程地質大隊
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 周明飛

技術領域

本發明涉及本發明具體涉及生物質炭污水處理領域，特別涉及生物質炭緩沖劑及其制備方法。

背景技術

在我國《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》中，鉻被列為重點防控的重金屬元素之一。鉻主要來源于染色、電鍍、制革、顏料和照相材料等工業廢水，主要以Cr(III)和Cr(VI)價態存在。鉻是人體必需的微量元素，它與脂類代謝有密切關系，但鉻過量會引起中毒。一般認為Cr(III)毒性不大，并且在水中易形成堿性沉淀而降低在環境中的遷移性，所以危害較小。而Cr(VI)毒性強烈，且具有強氧化性，對皮膚、黏膜都有劇烈腐蝕性，易在水中溶解存在，在環境中等遷移性強，危害較大。因此，有必要研究出一種除去Cr(VI)的處理辦法。

吸附法依靠其高效、簡便和選擇性好的優點成為目前重金屬水污染處理的主要方法之一，但是目前工業上使用的吸附劑價格比較昂貴，增加了吸附法推廣的成本。開發廉價、高效并且無二次污染的水處理吸附劑成為吸附研究和重金屬水污染治理的一個重要方向。

由于原料廉價易得，并且具有比較面積大、孔隙度高、堿性、易吸附可溶性有機質等特點，生物炭逐漸成為近年來吸附法的研究熱點，可以作為一種吸附劑降低水中可遷移重金屬離子的含量。目前已有一些研究表明利用花生殼、水稻秸稈和玉米秸稈等制備等生物炭對水體中的重金屬具有良好的吸附效果，并可以通過對生物炭進行改性或表面修飾來提高其吸附作用。

我國是農業大國，每年可生產8億多噸秸稈。遼寧省每年各類農作物秸稈產量為3200萬噸，其中玉米秸稈占60％。玉米秸稈作為一種重要的自然資源，可以廣泛應用于飼料、能源、還田等多個方面，但是其體量大、分布廣等特點給回收利用帶來了難度。目前過剩等玉米秸稈多焚燒魚田間或散亂堆放于村內，成為造成霧霾和農村環境污染的重要因素。因此，2017年農業部將“推行東北地區秸稈綜合利用行動”列為“農業綠色發展五大行動”之一。

因此，一種不僅能快速、高效地吸附去除水中Cr(VI)，并且不會對廢水pH造成較大影響的生物質炭成為解決問題的關鍵。

發明內容

作為各種廣泛且細致的研究和實驗的結果，本發明的發明人已經發現：將廢棄的玉米秸稈經過碳化、活化處理后，能夠改善生物炭表面的基團結構，從而提高水水體中Cr(VI)的吸附能力，當pH為5～6時，對Cr(VI)的處理效果最好。

本發明的一個目的提供一種生物炭緩沖劑，其對水中的Cr(VI)具有良好的吸附能力。

本發明的一個目的提供一種生物炭生物炭緩沖劑的制備，不引入其他污染物質，能夠有效地分離Cr(VI)，反應結束后又便于移除。

為實現上述目的，本發明提供一種生物質炭緩沖劑，包括：

100～600份的酸化玉米秸稈生物炭；

100份的檸檬酸；

550～650份的檸檬酸鈉；

及其他不可避免的雜質。

優選的是，包括：

100份的酸化玉米秸稈生物炭；

100份的檸檬酸；

600份的檸檬酸鈉；

及其他不可避免的雜質。

一種如上述任一項所述的生物質炭緩沖劑的制備方法，包括以下步驟：

a、將廢棄玉米秸稈除雜、洗凈、風干后，切割成8～12cm的玉米秸稈段，再將玉米秸稈段置于干燥箱中于55～65℃，烘干22～26h；再將烘干后的玉米秸稈段放入管式氣氛爐中，勻速升溫，在400～800℃，無氧條件下炭化100～140min，冷卻至室溫取出，粉碎過篩，制得玉米秸稈生物炭；

b、將步驟a中制得玉米秸稈生物炭以固液比1：8～12加入到的硫酸溶液中，50～70℃震蕩改性3～5h，加熱完畢后用去離子水洗至中性，烘干至恒重，放入管式氣氛爐中，勻速升溫，在400～800℃，無氧條件下活化25～35min，冷卻至室溫取出，得到酸化玉米秸稈生物炭；

c、先將酸化玉米秸稈生物炭與檸檬酸和檸檬酸鈉按照1～6:1:5.5～6.5的比例混合均勻，制得所述生物質炭緩沖劑；

其中，其中，在所述步驟a和步驟b中所述勻速升溫的升溫速度為8～12℃/min；在步驟b中所述硫酸溶液的體積分數為5％～30％。

優選的是，在步驟a中再將玉米秸稈段置于干燥箱中于60℃烘干24h；在步驟a中碳化的溫度為700℃，時間為120min。

優選的是，在步驟b中，所述玉米秸稈生物炭與硫酸溶液的固液比1：10。

優選的是，在步驟b中，所述震蕩改性的溫度為60℃，時間為4h。