[發明專利]一種磁性生物炭及其制備方法

在審

• 申請號: 201911266145.5
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111054308A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 周子凡;張遲;鐘志成
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;C02F1/28;B01J20/30
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;孫果

本發明公開一種磁性生物炭及其制備方法，通過將生物質材料炭化制備生物炭，其后，將所述生物炭與硝酸溶液混合，制備酸改性生物炭，并在惰性氣體保護下，將所述酸改性生物炭與堿性的FeCl₃和FeCl₂的混合溶液進行混合，制備得到磁性生物炭。本發明中，通過硝酸對生物炭改性提高其對金屬的吸附性能，同時，在酸改性的生物炭表面上修飾Fe₃O₄得到磁性生物炭，在處理完污水后，磁性生物炭容易從水體重分離出來，有利于磁性生物炭的再生與循環利用。

技術領域

本發明涉及生物質資源化利用領域，特別涉及一種磁性生物炭及其制 備方法。

背景技術

生物炭是指由生物質在高溫和缺氧的條件下，產生的一類難熔的、穩 定的、高度芳香化的、富含碳素的固態物質。生物炭具有官能團豐富、比 表面積高、耐腐蝕性強、吸附能力強等特點，可作為土壤改良劑來改善土 壤肥力、促進作物生長，并抑制溫室氣體的釋放，另外，還可作為吸附劑 吸附土壤或水體中的污染物，對環境進行修復。

生物炭作為一種高效的吸附劑，對水體中的重金屬離子有著強大的吸 附能力，但是，由于生物炭的顆粒直徑較小，在處理完污水后，難以從水 體重分離出來，容易造成水體的二次污染，不利于生物炭的再生與循環利 用，在污水治理方面的應用受到限制。為解決吸附劑與溶液的固液分離的 問題，通常引入鐵或鈷化合物等磁性介質來磁化生物炭，使其附上磁性， 同時，磁化生物炭也有利于對重金屬離子的有效吸附，增強生物炭的表面 吸附能力。

我國的生物質能源十分豐富，種類多樣，每年產生的農業廢物達到7 億多噸，如何將這些農業廢物有效地制得生物炭，并進一步地提高制得的 生物炭的吸附性能是急需解決的問題。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種磁性生物炭及 其制備方法，旨在解決現有的生物炭的吸附性能較差的問題。

本發明的技術方案如下：

一種磁性生物炭的制備方法，其中，包括步驟：

將生物質材料炭化制備生物炭；

將所述生物炭與硝酸溶液混合，制備酸改性生物炭；

在惰性氣體的保護下，將所述酸改性生物炭與堿性的FeCl₂和FeCl₃的 混合溶液進行混合，制備得到磁性生物炭。

所述磁性生物炭的制備方法，其中，所述將生物質材料炭化制備生物 炭的步驟包括：

將生物質材料置于水熱反應釜中，加入去離子水，對所述水熱反應釜 進行密封，將所述密封的水熱反應釜置于電熱鼓風干燥箱內，在溫度為200-300℃的條件下反應24h，即得生物炭。

所述磁性生物炭的制備方法，其中，所述將生物質材料炭化制備生物 炭的步驟包括：

用去離子水對生物質材料進行清洗，風干后置于烘箱中干燥；

將干燥后的所述生物質材料進行粉碎，過100目篩，制得生物質材料 顆粒；

在400-600℃的條件下，將所述生物質材料顆粒置于箱式電阻爐中炭化 5h，即制得生物炭。

所述磁性生物炭的制備方法，其中，所述將所述生物炭與硝酸溶液混 合，制備酸改性生物炭的步驟包括：

將生物炭與硝酸溶液按固液比10:1混合，在110℃的條件下浸泡2h， 用去離子水清洗、烘干，制得酸性改性生物炭。

所述磁性生物炭的制備方法，其中，所述硝酸溶液的濃度為2mol/L。