[發明專利]一種生物改性微米磁性生物炭吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011017547.4
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112090399A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 陶琦;李冰;王昌全;謝云波;趙俊雯;陳玉藍;王勇
• 申請（專利權）人: 四川農業大學;中國煙草總公司四川省公司;四川省煙草公司涼山州公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

1.一種生物改性微米磁性生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將新鮮玉米秸稈洗凈，切段，利用發酵菌劑進行發酵處理，獲得生物處理的玉米秸稈；

(2)將生物處理的玉米秸稈烘干至完全干燥，粉碎后過篩，得到生物處理玉米秸稈粉末；

(3)將制得的玉米秸稈粉末慢速熱解至炭化，冷卻后粉碎過篩，得到玉米秸稈生物改性生物炭；

(4)將制得的玉米秸稈生物改性生物炭與納米四氧化三鐵以質量比1︰1混合后，按照固液比為1︰10加入有機溶劑乙醇，將混合物質超聲處理，之后進行磁力攪拌，使兩者充分混合；

(5)將得到的混合物離心后倒出上清液，用蒸餾水清洗殘留固體多次，取出固體物質在-20～-l0℃的溫度下真空冷凍至完全干燥，制得生物改性磁性生物炭材料；

(6)將生物改性磁性生物炭材料進行機械球磨粉碎處理，即制得生物改性微米磁性生物炭吸附劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中的發酵菌劑組成及比例：0.5％啤酒酵母，0.2％碳酸鈣，0.1％氯化鈉。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中的烘干溫度65℃，所述粉碎后過篩為過2mm篩。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中慢速熱解是以10℃/min的升溫速率加熱至恒定溫度，熱解2小時自然降至室溫；粉碎過篩的篩孔為0.5毫米。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述恒定溫度為300-500℃之間的任意溫度。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(6)中機械球磨粉碎處理時間為30-120min。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將新鮮玉米秸稈洗凈，切成2-3cm長，利用發酵菌劑進行發酵處理，獲得生物處理的玉米秸稈；所述發酵菌劑的重量百分比組成為：0.5％啤酒酵母、0.2％碳酸鈣、0.1％氯化鈉，余量為水；

(2)將生物處理的玉米秸稈在65℃烘干至完全干燥，粉碎后過2mm篩，得到生物處理玉米秸稈粉末；

(3)將制得的玉米秸稈粉末置于氮氣保護的管式爐中，以10℃/min的升溫速率加熱至500℃，熱解2h自然降至室溫，磨碎后通過0.5毫米篩，得到玉米秸稈生物改性生物炭；

(4)將制得的玉米秸稈生物改性生物炭與納米四氧化三鐵以質量比1︰1混合后，按照固液比為1︰10加入有機溶劑乙醇，將混合物質超聲處理2h，之后進行磁力攪拌4h，使兩者充分混合；

(5)將得到的混合物離心后倒出上清液，用蒸餾水清洗殘留固體多次，取出固體物質在-20～-l0℃的溫度下真空冷凍至完全干燥，制得生物改性磁性生物炭材料；

(6)將生物改性磁性生物炭材料進行機械球磨粉碎處理120min，即制得生物改性微米磁性生物炭吸附劑。

8.權利要求1～7任一項所述生物改性微米磁性生物炭吸附劑的應用，其特征在于，將所述生物改性微米磁性生物炭吸附劑投加到含鎘廢水中，在室溫下振蕩，然后對生物改性微米磁性生物炭吸附劑進行回收。

9.根據權利要求8所述生物改性微米磁性生物炭吸附劑的應用，其特征在于，所述生物改性微米磁性生物炭吸附劑的投加量為2g/L；所述含鎘廢水中鎘離子濃度為0.5-100mg/L，pH為5.5-7.0。

10.根據權利要求8所述生物改性微米磁性生物炭吸附劑的應用，其特征在于，振蕩時間為4h；所述對生物改性微米磁性生物炭吸附劑進行回收的步驟為：在磁鐵作用下，30秒內對廢水中的吸附劑進行固液分離和回收。