[發(fā)明專利]一種利用辣椒秸稈制備同時(shí)具有磁性和光催化性的生物炭的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010074952.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN111185137A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國成;辛言君;周遠(yuǎn)明;胡春光;張新旺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/28;B01J20/34;B01J21/18;B01J23/745;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/10
• 代理公司: 北京卓嵐智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 郭智

本發(fā)明屬于生物炭制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用辣椒秸稈制備同時(shí)具有磁性和光催化性的生物炭的方法，將辣椒秸稈經(jīng)裂解制備的原始辣椒秸稈生物炭與一定量的Fe³⁺鹽和Cu²⁺鹽在水中進(jìn)行混合，攪拌條件下持續(xù)加入強(qiáng)堿溶液，將上述溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在一定溫度下進(jìn)行水熱反應(yīng)，將水熱后的產(chǎn)物經(jīng)真空抽濾、清洗和干燥處理。本發(fā)明能制得比表面積大，吸附效果好，同時(shí)具有磁性和光催化可再生性能的生物炭，對(duì)有機(jī)物的吸附容量增大，所需辣椒秸稈原材料價(jià)格低廉、來源廣泛，具有很好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，適用于處理各種有機(jī)廢水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物炭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種利用辣椒秸稈制備同時(shí)具有磁性和光催化性的生物炭的方法。

背景技術(shù)

生物炭，是由生物質(zhì)原料，如畜禽糞便，動(dòng)物骨頭，廢棄木屑，污泥和作物秸稈等在低氧或無氧條件下經(jīng)高溫裂解形成的一種多孔碳。其具有孔隙結(jié)構(gòu)高度發(fā)達(dá)、比表面積較大、表面上官能團(tuán)豐富、性能穩(wěn)定、耐酸堿和耐高溫等特點(diǎn)，常作為土壤改良劑，提高土壤肥力和生產(chǎn)力。此外，生物炭對(duì)于土壤、水體等環(huán)境中的有機(jī)污染物等具有很好的吸附能力，而且制備成本低，已成為農(nóng)業(yè)、生態(tài)修復(fù)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。

中國是世界第一大辣椒生產(chǎn)國與消費(fèi)國，播種面積約占世界辣椒播種面積的40％。目前全國辣椒種植面積3000萬畝，占蔬菜種植面積12％以上。辣椒秸稈含碳量較高且灰分少，具有制備生物炭的潛能(陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2019(4):107-113)，而且大量辣椒秸稈的產(chǎn)生為生物炭的制備提供了豐富的原料資源。然而，原始生物炭粉末在使用過程中，回收分離較困難，容易造成資源浪費(fèi)及二次污染。近年來，研究者提出將磁性材料與生物炭結(jié)合制備磁性生物炭的方法有效的解決了生物炭難回收、易流失的問題(當(dāng)代化工研究,2018,35(11):9-11)。相較于傳統(tǒng)的生物炭過濾分離技術(shù)，磁性生物炭分離過程具有快捷、廉價(jià)和簡單等優(yōu)點(diǎn)。

生物炭的再生為生物炭吸附的逆過程,該過程對(duì)于減少吸附飽和生物炭對(duì)環(huán)境的二次污染，提高生物炭重復(fù)利用率，降低吸附成本具有重要意義。光催化再生技術(shù)可以利用太陽光激發(fā)具有光催化性能的生物炭生成高活性的強(qiáng)氧化物種(h⁺,^·OH和^·O₂^-)無選擇性的氧化吸附在生物炭表面的有機(jī)污染物，達(dá)到生物炭的再生利用目的。光催化再生過程可以減少對(duì)生物炭本身的影響,可以保證再生生物炭的吸附性能，且工藝簡單，設(shè)備操作容易，是極具發(fā)展前景的新型綠色生物炭再生技術(shù)。因此，研發(fā)一種具備磁性和光催化可再生性能生物炭對(duì)于其回收和循環(huán)再生利用具有重要的研究價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，發(fā)明人在長期實(shí)踐中研究設(shè)計(jì)出一種利用辣椒秸稈制備同時(shí)具有磁性和光催化性的生物炭的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種利用辣椒秸稈制備同時(shí)具有磁性和光催化性的生物炭的方法，將辣椒秸稈經(jīng)裂解制備的原始辣椒秸稈生物炭與一定量的Fe³⁺鹽和Cu²⁺鹽在水中進(jìn)行混合，攪拌條件下持續(xù)加入強(qiáng)堿溶液，將上述溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在一定溫度下進(jìn)行水熱反應(yīng)，將水熱后的產(chǎn)物經(jīng)真空抽濾、清洗和干燥處理，得到比表面積大，吸附效果好，同時(shí)具有磁性和光催化可再生性能的生物炭。

進(jìn)一步地，所述辣椒秸稈在惰性氛圍下進(jìn)行裂解制備原始辣椒秸稈生物炭，裂解溫度為300～600℃，裂解時(shí)間為2～4小時(shí)。

進(jìn)一步地，所述原始辣椒秸稈生物炭含量為10g/L～30g/L。

進(jìn)一步地，所述Fe³⁺鹽為氯化鐵、九水合硝酸鐵、硫酸鐵或五水合草酸鐵中的任意一種；所述Cu²⁺鹽為氯化銅、三水合硝酸銅或五水合硫酸銅中的任意一種。