[發明專利]一種磁性生物炭的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010791460.6
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111871374A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 萬小銘;雷梅;陳同斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B09C1/00;B09C1/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張可

1.一種磁性生物炭材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)生物質材料的制備：將碳源在60℃干燥24小時待用；

(2)生物炭材料的制備：將(1)中制得生物質材料放入管式爐中，通入惰性氣氛，以一定升溫速率，從室溫升溫到一定溫度進行恒溫熱解，繼續通入惰性氣氛，直至管式爐溫度降至室溫，制得生物炭采用蒸餾水和甲醇分別清洗三次，在60℃干燥24小時待用；

(3)生物炭材料的賦磁：將(2)中制的的生物炭材料采用化學沉淀法賦磁，首先將FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O按照Fe³⁺：Fe²⁺(摩爾比)＝2:1的比例混合，不斷攪拌，加入生物炭，控制Fe：C摩爾比，用NaOH調節pH至10，在通入惰性氣氛的條件下于80℃加熱1小時，然后采用磁鐵進行固液分離，固體物質采用蒸餾水和甲醇分別清洗三次，在60℃干燥24小時待用；

(4)磁性生物炭的獲得：將(3)中所得賦磁后生物炭進行二次熱解，采用每分鐘3℃的速度從室溫上升到一定溫度，恒溫熱解，繼續通入惰性氣氛，直至管式爐溫度降至室溫，制得生物炭采用蒸餾水和甲醇分別清洗三次，在60℃干燥24小時，即獲得最終待用的磁性生物炭材料。

2.如權利要求1所述的一種磁性生物炭材料的制備方法，所述步驟(2)中，從室溫上升到300-800℃，恒溫熱解時間0.5-3h，所述升溫速率為3-20℃/min。

3.如權利要求1所述的一種磁性生物炭材料的制備方法，所述步驟(3)中，生物炭添加量設定為達到Fe：C摩爾比為0.04-0.16。

4.如權利要求1所述的一種磁性生物炭材料的制備方法，所述步驟(4)中，在200-600℃下恒溫熱解0.5-3h。

5.如權利要求1所述的一種磁性生物炭材料的制備方法，所述步驟(1)中，碳源可選擇為鋸末、秸稈、果皮、稻殼的一種或多種。

6.一種如權利要求1-5之一方法制備的磁性生物炭材料在土壤重金屬的去除中的應用，包括如下步驟：

(1)將土壤與水按照1:3的比例混合形成懸濁液，放置24小時；

(2)將特定含量的生物炭添加入土壤，與(1)中懸濁液充分混合，室溫振蕩一段時間；

(3)在磁場條件下分離生物炭和土壤，然后進行土壤懸濁液的固液分離，所的固態成分室溫風干即為潔凈土壤。

7.如權利要求6所述的磁性生物炭材料在土壤重金屬的去除中的應用，所述步驟(2)中，生物炭按照5-15％的添加量添加入土壤。

8.如權利要求6所述的磁性生物炭材料在土壤重金屬的去除中的應用，所述步驟(2)中，室溫振蕩12-30小時。

9.如權利要求6所述的磁性生物炭材料在土壤重金屬的去除中的應用，所述重金屬離子為砷、鎘、鉛的一種或多種。