[發明專利]一種無患子殘渣制備水熱炭的方法及其應用

在審

• 申請號: 201910660263.8
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110449129A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 丁康樂;鄒梅;謝良成;韓超;劉巖
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/38
• 代理公司: 42231 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 易賢衛<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種無患子殘渣制備水熱炭的方法，包括如下步驟：(1)將無患子殘渣洗凈、干燥和粉碎后，得到無患子殘渣粉末；(2)將無患子殘渣粉末與水混合，并于200～240℃炭化6～10h，得到炭化產物，將炭化產物清洗和干燥后，得到水熱炭；(3)將水熱炭與氫氧化鉀溶液混合后于50～70℃下水浴加熱0.5～2h，得到水浴加熱產物，再將水浴加熱產物與三聚氰胺和氨水混合均勻，并于55～65℃下回流反應1～2h，得到回流反應產物，將回流反應產物洗至中性并干燥后，得到成品。本發明的制備方法解決了無患子殘渣廢棄帶來的環境污染問題，又可以實現廢棄資源的循環利用。本發明還公開了該水熱炭在吸附焦化廢水中吡啶的應用。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種無患子殘渣制備水熱炭的方法及其應用。

背景技術

一切生命活動起源于水，水是用以維系生物生命的基本物質，保護和節約水資源對于我們至關重要，而隨著近幾十年工業化進程的發展，廢水的排放量日益增加，環境污染問題嚴峻并亟待解決。廢水中的吡啶無色不易為人察覺，并且具有毒性，若不除凈對環境和人體健康有重大的危害。農林廢棄物等生物質材料的綜合利用一直是世界各國環境保護和生態可持續發展的重要方向，而且近年因為CO₂、NO₂及CH₄等溫室氣體的排放量增大造成了氣候變遷，讓科學家開始重視生物炭之運用，因為它有助于借助生物炭封存的方式，捕捉與清除大氣中的溫室氣體，將它們轉化成非常穩定的形式，數千年都能被儲存在土壤中。但傳統的生物炭材料性能無法滿足現實中高吸附量的要求，需要通過進一步改變生物炭的結構來達到更廣泛的應用。

無患子作為重要的能源種樹，已在全國特別是福建省大力種植，發展種植面積高達1.33×104km²。無患子的主要用途是提取生物柴油原料，提取后的殘渣約為70％左右，無患子殘渣含有大量的纖維素，經檢測殘渣中的碳元素的含量高達49.34％，丟棄既破壞環境，又浪費資源。如何有效的采取科學的措施實現無患子殘渣的資源化利用，成為了無患子產業健康發展的難題。

因此，開發一種利用廢棄的無患子殘渣制備改性水熱炭的方法，對實現廢棄無患子殘渣高附加值資源化利用具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種無患子殘渣制備水熱炭的方法，該方法有效的解決了廢棄無患子殘渣資源化利用的問題。本發明另一方面的目的在于，提出一種利用無患子殘渣制得的水熱炭的應用。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種無患子殘渣制備水熱炭的方法，包括如下步驟：

S1、將無患子殘渣洗凈、干燥和粉碎后，得到無患子殘渣粉末；

S2、將所述無患子殘渣粉末與水混合，并于200～240℃炭化6～10h，得到炭化產物，將所述炭化產物清洗和干燥后，得到水熱炭；

S3、將所述水熱炭與氫氧化鉀溶液混合后于50～70℃下水浴加熱0.5～2h，得到水浴加熱產物，再將所述水浴加熱產物與三聚氰胺和氨水的混合液混合均勻，并于55～65℃下回流反應1～2h，得到回流反應產物，將所述回流反應產物洗至中性并干燥后，得到成品。

本發明的技術方案還提供了一種無患子殘渣制得的水熱炭在吸附焦化廢水中吡啶的應用。

與現有技術相比，本發明的有益效果包括：

1、本發明以無患子殘渣為原料經過炭化，再經過氫氧化鉀溶液、三聚氰胺和氨水活化后，制得改性后的無患子水熱炭，既能解決無患子殘渣廢棄帶來的環境污染問題，又可以實現廢棄資源的循環利用，實現廢棄資源的最大化利用；

2、本發明制得的改性后的無患子水熱炭表面官能團種類以及孔隙較多，有較高的比表面積以及良好的化學穩定性，優異的吸附性能，制得的無患子水熱炭對焦化廢水中吡啶有較好的吸附效果；