[發(fā)明專利]一種生物炭殼聚糖復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711260508.5
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108176368A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程建華;肖芳芳;游霞
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/22
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發(fā)明公開了一種生物炭殼聚糖復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用，制備方法包括如下步驟：(a)將生物質(zhì)材料與可溶性鐵鹽、硫酸溶液混合得到混合溶液，對混合溶液進行超聲處理，然后過濾、干燥，得到生物炭材料初產(chǎn)物BC；(b)通過高溫?zé)峤獬醍a(chǎn)物得到生物炭材料L?Fe；(c)將一定質(zhì)量的殼聚糖粉末溶于醋酸溶液中形成混合溶液，取一定質(zhì)量的生物炭材料L?Fe樣品加入到上述混合液中并在水浴鍋中進行加熱攪拌，調(diào)節(jié)PH值至堿性并過濾烘干制得生物炭殼聚糖復(fù)合材料LC?Fe。本發(fā)明方法，制作工藝簡便，無二次污染，制備得到改性后的生物炭材料對Cr⁶⁺和Cu²⁺的吸附容量大，吸附率高，在廢水處理與凈化方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，特別涉及一種生物炭殼聚糖復(fù)合材料的制備方法及其在吸附水中重金屬Cr⁶⁺和Cu²⁺的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，重金屬通過礦山開采、金屬冶煉、金屬加工及化工生產(chǎn)廢水等人為污染源，以及地質(zhì)侵蝕、風(fēng)化等天然源形式進入水體，并通過食物鏈危害人類的生命和健康。更為嚴重的是重金屬污染具有隱蔽性、長期性、不可逆性及后果嚴重性等特點。關(guān)于重金屬污染的治理技術(shù)，目前，大都采取沉淀、膜分離、離子交換、吸附等。吸附法大都釆用加入吸附劑的方法，常用的吸附劑比如活性炭、樹脂、礦石等，其中生物炭由于其來源廣、成本低廉、多孔性等特點而被廣泛應(yīng)用在重金屬的吸附。如專利公開號CN105236507A公開了β-環(huán)糊精殼聚糖與核桃殼生物炭復(fù)合的吸附劑去除廢水中六價鉻的方法，王旭峰等人(工業(yè)水處理.2017年1月.第37卷第1期)用KMnO₄改性玉米芯生物炭，并用于吸附水中的Cu²⁺和氨氮，但這些吸附劑對廢水中的重金屬Cu²⁺和Cr⁶⁺的吸附容量比較低，較難實現(xiàn)高效的吸附效率，因此制備高的吸附容量的吸附劑成為一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述問題，通過對生物碳材料的改性，提供一種生物炭殼聚糖復(fù)合材料的制備方法，該方法制備的生物炭殼聚糖復(fù)合材料具有吸附容量大，吸附率高，可產(chǎn)量化生產(chǎn)，大大提高了污水處理的效率。

一種生物炭殼聚糖復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)首先取清洗、剪碎的絲瓜絡(luò)與可溶性鐵鹽進行混合，然后加入H₂SO₄溶液，所得混合物經(jīng)超聲處理后進行過濾，最后將過濾物進行真空干燥，得到生物炭材料初產(chǎn)物；

(2)在700℃～900℃的溫度條件下對生物炭材料初產(chǎn)物熱解2～4h，并反復(fù)洗滌直至中性，得到生物炭材料；

(3)取殼聚糖粉末溶于醋酸溶液中形成混合溶液，將生物炭材料加入到上述混合溶液中并在水浴鍋中進行加熱攪拌；生物炭材料與殼聚糖的質(zhì)量比為1:0.25～1:1，滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)水浴鍋中的溶液至pH值為8.5～9.5并繼續(xù)攪拌，最后將溶液中的不溶物過濾，洗滌、干燥得到生物炭殼聚糖復(fù)合材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中所述的可溶性鐵鹽為FeCl₃﹒6H₂O、Fe₂(SO₄)₃和Fe(NO₃)₃中的任意一種或幾種，所述的可溶性鐵鹽的濃度為0.5mol/L～1.5mol/L。

優(yōu)選的，步驟(1)中所述的絲瓜絡(luò)與可溶性鐵鹽的質(zhì)量配比為1:4～1:8。

優(yōu)選的，步驟(1)可溶性鐵鹽與H₂SO₄的體積比為2:1～3:1，H₂SO₄的濃度為0.98mol/L。