[發(fā)明專利]滸苔水熱液化制備生物炭的方法及制備的生物炭的應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107746717B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王召偉;鄭美;孟響;司夢月
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/10;C10G1/00;B01J20/20;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/20;C02F103/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發(fā)明屬于生物質(zhì)綜合利用和海洋環(huán)境污染治理領(lǐng)域，具體涉及一種以滸苔為原料，采用水熱液化制備生物炭的方法及制備的生物炭的應(yīng)用。滸苔水熱液化制備生物炭的方法，以滸苔為原料，烘干后粉碎的滸苔粉末與去離子水在無氧條件下進行水熱反應(yīng)制成滸苔水熱生物炭。制備的滸苔水熱生物炭，其顆粒粒徑不大于0.3mm，元素分析結(jié)果顯示C含量高于60％，O含量低于20％；可用于吸附脫除污染海水中的重金屬。本發(fā)明實現(xiàn)了滸苔資源化利用，變廢為寶，制備的生物炭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且能在介質(zhì)復(fù)雜的海水環(huán)境中使用，既可以有效的吸附去除海水中的重金屬銅及鉛，亦可添加到重金屬超標的土壤及沉積物中進行污染修復(fù)，具有良好的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)綜合利用和海洋環(huán)境污染治理領(lǐng)域，具體涉及一種滸苔水熱液化生物炭，即由滸苔通過水熱方法制備的炭，以及該水熱生物炭用于脫除污染海水中的重金屬。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，采礦、機械制造、工業(yè)廢水大量排放等過程導(dǎo)致近岸海域重金屬污染日益嚴重。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同，重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解，并可通過食物鏈在生物體內(nèi)蓄積。海洋重金屬污染已成為全球性的環(huán)境污染問題，是海洋環(huán)境重要的監(jiān)測項目之一，污染海域重金屬的治理是關(guān)注的熱點。但是海水的鹽度較高，Na⁺、Mg²⁺、K⁺和Ca²⁺等離子的濃度可能高于污染海域中的重金屬離子濃度，傳統(tǒng)的治理水體重金屬污染方法難以奏效。

生物炭是生物有機材料(生物質(zhì))在缺氧或絕氧環(huán)境中，經(jīng)高溫?zé)崃呀夂笊傻墓虘B(tài)產(chǎn)物。生物質(zhì)的水熱液化能獲得液態(tài)的生物油和高附加值的化學(xué)品，同時也能獲得含炭量高的固體殘渣-水熱液化生物炭，其也是一種附加值高的環(huán)境修復(fù)材料。生物炭目前被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，比如被用來土壤改良和土壤修復(fù)，因其原料來源廣泛，生產(chǎn)成本低。生物炭作為一種優(yōu)良的吸附劑也可用于吸附脫除水體環(huán)境的重金屬，但現(xiàn)階段生物炭在海水中重金屬污染治理的應(yīng)用有限。

近年來，由于氣候變化以及水體富營養(yǎng)化等原因，沿海滸苔綠潮爆發(fā)頻繁，破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡。大量繁殖的滸苔同時給養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)帶來嚴重不利影響。本發(fā)明選用滸苔作為原料，通過水熱液化的方法制備生物油的同時，獲得滸苔水熱生物炭，可提供一種滸苔爆發(fā)后資源化綜合利用的方法，制備的生物炭用于吸附去除介質(zhì)復(fù)雜的海水中的重金屬，對環(huán)境友好，不會造成二次污染，具有良好的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種滸苔的資源化利用方法，通過水熱液化的方法制備生物油的同時，獲得滸苔水熱生物炭，并將其用于脫除污染海水中的重金屬，有效利用滸苔資源，實現(xiàn)對重金屬污染水體的處理。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

滸苔水熱液化制備生物炭的方法，以滸苔為原料，制備步驟如下：

(1)將滸苔原料80℃下烘干，使其含水率低于5％，然后粉碎，過100目篩子，獲得滸苔粉末；

(2)將滸苔粉末放入反應(yīng)釜中并加入去離子水，去離子水浸沒滸苔粉，確保無氧環(huán)境，開啟加熱，溫度由室溫升高至350℃，升溫速率為8℃/min，進行水熱反應(yīng)，350℃下恒溫反應(yīng)2h；

(3)水熱反應(yīng)產(chǎn)物過濾后，利用分析純二氯甲烷、無水乙醇、去離子水和0.5mol/L鹽酸清洗，在80℃下烘干后既制得滸苔水熱生物炭。

進一步地，所述的滸苔水熱液化制備生物炭的方法中，采用反應(yīng)釜中通氮氣確保水熱反應(yīng)過程中的無氧環(huán)境。

進一步地，所述的滸苔水熱液化制備生物炭的方法中，水熱反應(yīng)過程中滸苔粉末與去離子水的質(zhì)量體積比為1:10。

上述方法制備的滸苔水熱生物炭，其顆粒粒徑不大于0.3mm，元素分析結(jié)果顯示C含量高于60％，O含量低于20％。

上述的滸苔水熱生物炭的用途，用于吸附脫除污染海水中的重金屬，如銅和鉛。