[發(fā)明專利]一種二氧化錳改性生物炭多孔凝膠吸附材料及其制備方法

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• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109821505A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付明來;吳直穎;陳笑笑
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F103/10;C02F101/20
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1.一種二氧化錳改性生物炭的多孔凝膠吸附材料及其制備方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：（1）改性生物炭制備：稻殼用去離子水洗凈放入烘箱中烘干，用粉碎機(jī)粉碎過100目篩，之后稱取適量的稻殼粉末于坩堝中，壓實(shí)后蓋上蓋子，置于300~600℃的馬弗爐中限氧熱解2~6h，冷卻至室溫后取出得到稻殼炭；將稻殼炭、高錳酸鉀和水按質(zhì)量比15：（2~5）：（100~200）共混，振蕩0.25~1h，之后將得到的懸浮液超聲0.25~1h后逐滴加入50~200mL四水乙酸錳（0.2~0.5mol/L），50~100℃水浴加熱0.25~1h，冷卻后過濾，用去離子水洗凈，置于50~100℃烘箱中干燥至完全去除水分即得改性稻殼炭；（2）漿料制備：將改性稻殼炭、丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺和水按質(zhì)量比（5~20）：（3~9）：（0.15~0.7）：20放入球磨混料罐中，使用球磨機(jī)研磨制漿0.5~3h；（3）漿料機(jī)械攪拌發(fā)泡：取出10~50g由步驟2）得到的漿料，加入0.01~0.1g表面活性劑，再用簡單機(jī)械快速攪拌10~60min使其發(fā)泡，得到泡沫穩(wěn)定的多孔漿料；（4）漿料凝膠化成模：發(fā)泡結(jié)束后，在攪拌的條件下，逐滴加入0.5~2mLN,N,N’,N’-四甲基乙二胺作為催化劑，2~10min后加入3~10mL過硫酸鹽水溶液（5~15wt%）作為引發(fā)凝膠化反應(yīng)的引發(fā)劑，之后將得到的已發(fā)泡漿料注入模具中；（5）脫模和干燥：待漿料凝膠化完成后，用清水洗去多余漿料，實(shí)現(xiàn)成型的塊體與模具的脫離，采用冷凍干燥法干燥成型的塊體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化錳改性生物炭的多孔凝膠吸附材料及其制備方法，其特征在于：步驟1）中，生物炭的原材料選用農(nóng)林廢棄物，包括但不限于秸稈、稻殼、木屑、花生殼等。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化錳改性生物炭的多孔凝膠吸附材料及其制備方法，其特征在于：步驟1）中，對生物炭進(jìn)行二氧化錳改性，以增加其重金屬吸附位點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化錳改性生物炭的多孔凝膠吸附材料及其制備方法，其特征在于：步驟3）中，加入具有兩親性的表面活性劑進(jìn)行機(jī)械攪拌發(fā)泡，以步驟1）中制得的改性生物炭穩(wěn)定表面活性劑發(fā)泡形成的泡沫，不加發(fā)泡劑得到的材料也為該發(fā)明的保護(hù)范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化錳改性生物炭的多孔凝膠吸附材料及其制備方法，其特征在于：步驟5）中，塊體干燥的具體程序如下，將脫模后的塊體用吸水布吸去多余水分后放入冰箱中于-18℃下冰凍，然后將冷凍后的塊體放入真空冷凍干燥機(jī)中，冷凍干燥至完全去除水分。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述方法制備得到的基于二氧化錳改性生物炭的多孔凝膠吸附材料。