[發(fā)明專(zhuān)利]一種生物活化改性單一成分制備植物基生物炭的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010190608.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111334318B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹曉龍;潘杰;閆彬;程福龍;歐陽(yáng)佳威;胡浩;游春城;金龍龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶三峽學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/20
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/20;C02F101/30
• 代理公司: 重慶晶智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種生物活化改性單一成分制備植物基生物炭的方法，其特征在于：具體是以柚子皮、橘子皮或橙子皮為原料，依次通過(guò)原料預(yù)處理、生物活化改性、過(guò)濾洗滌、干燥、高溫煅燒，所述生物活化改性是使用果膠酶降解上述果皮中的果膠、a?淀粉酶降解上述果皮中的淀粉或使用酸性蛋白酶降解上述果皮中的蛋白。本發(fā)明有效保留了更多木質(zhì)纖維素，使得碳的得率增加；制備過(guò)程采用一次高溫煅燒，不使用任何強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性化學(xué)試劑，活化后無(wú)需過(guò)多清洗，減少二次污染，達(dá)到節(jié)能減排；本發(fā)明方法有效增大了生物炭的比表面積，獲得豐富的孔結(jié)構(gòu)；本發(fā)明制備的生物炭對(duì)羅丹明b具有優(yōu)異的吸附性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于生物活化改性單一成分制備植物基生物炭的方法。

背景技術(shù)

柚子皮作為柚子的一部分，約占柚子重量的44％～54％,主要成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠和水分，同時(shí)也含有少量的蛋白和水溶性淀粉。這些成分表面含有大量的活性官能團(tuán)，可與某些離子通過(guò)離子交換、螯合和絡(luò)合等方式結(jié)合。因此柚子皮可作為一種新型的吸附材料加以開(kāi)發(fā)和利用，設(shè)法利用這種植物果皮作為制備活性炭的原料，使其變廢為寶，具有重要意義。

生物炭是利用生物質(zhì)殘?bào)w在缺氧環(huán)境中經(jīng)過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)形成的富碳產(chǎn)物，不僅來(lái)源廣、儲(chǔ)量大，而且是一類(lèi)十分寶貴的綠色資源。目前關(guān)于生物炭的改性方法主要集中在物理和化學(xué)方法上，而生物改性法則少見(jiàn)報(bào)道，且現(xiàn)有的生物改性方法主要是從降解纖維素、半纖維素及木質(zhì)素方面對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行生物活化。現(xiàn)目前存在生物活化改性制備生物炭報(bào)道較少是由于生物活化方法難實(shí)施，且生物活化的機(jī)理較復(fù)雜，很難準(zhǔn)確把控生物活化改性的具體途徑。鑒于此，尋求生物活化改性制備植物基生物炭的新方法，以填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中活化改性制備植物基生物炭在生物活化領(lǐng)域的空白，具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種生物活化改性單一成分制備植物基生物炭的方法，該方法顯著提高生物炭的比表面積和孔結(jié)構(gòu)，從提高生物炭的吸附性能。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種生物活化改性單一成分制備植物基生物炭的方法，其特征在于：具體是以柚子皮、橘子皮或橙子皮為原料，依次通過(guò)原料預(yù)處理、生物活化改性、過(guò)濾洗滌、干燥、高溫煅燒，所述生物活化改性是使用果膠酶降解上述果皮中的果膠，或者使用a-淀粉酶降解上述果皮中的淀粉，或使用酸性蛋白酶降解上述果皮中的蛋白。

進(jìn)一步，上述生物活化中降解果皮中的果膠具體是稱(chēng)取預(yù)處理后的果皮粉加去離子水配置成乳液，果皮粉與去離子水的用量比為1g：10-20mL，然后加入pH＝5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，加入果膠酶，水浴加熱酶解，然后用200目尼龍網(wǎng)過(guò)濾，再用去離子水洗滌濾渣至中性。

優(yōu)選的，上述生物活化中降解果皮中的果膠具體是稱(chēng)取預(yù)處理后的果皮粉加去離子水配置成乳液，果皮粉與去離子水的用量比為1g：15mL，然后加入pH＝5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，按照120U/g的量加入果膠酶，在50℃下水浴加熱酶解1.5h，用200目尼龍網(wǎng)過(guò)濾，再用去離子水洗滌濾渣至中性。

進(jìn)一步，上述降解果皮中的淀粉具體是稱(chēng)取預(yù)處理后的果皮粉加水配制成乳液，果皮粉與去離子水的用量比例為1g：5-15mL，然后90℃恒溫水浴糊化30-50min，并加CaCl₂使水解液Ca²⁺濃度為0.01mol/L，調(diào)節(jié)pH＝6.0，按80-130U/g的用量加入淀粉酶，在58-60℃下進(jìn)行水解反應(yīng)，水解時(shí)間50-120min，用200目尼龍網(wǎng)過(guò)濾，濾渣用去離子水洗滌至中性。

進(jìn)一步，上述降解果皮中的蛋白具體是稱(chēng)取預(yù)處理后的果皮粉，加入去離子水配置成乳液，果皮粉與去離子水用量為1g：15-20ml，調(diào)節(jié)乳液pH＝3.0-4.0，酶解溫度30℃，按400-500U/g的量加入酸性蛋白酶，放于搖床反應(yīng)30-50min，過(guò)濾并清洗濾渣，烘干備用。