[發明專利]剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法

在審

• 申請號: 202011288506.9
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112387269A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 陳熙;張冉;徐新陽;趙冰;李海波;黃宇;范廣建
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J23/06;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/08;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

1.一種剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，按以下步驟進行：

(1)分別將剩余污泥和榛子殼烘干后，破碎至1mm以下，并混合形成固體顆粒，所述的固體顆粒中，榛子殼質量占比為5-30％；

(2)向固體顆粒中加入碳酸鉀溶液，于室溫下浸泡24h，烘干并進行真空熱解，其中，按固液比，固體顆粒：碳酸鉀溶液1:(1.5～3)；其中，所述的碳酸鉀溶液的濃度為2～5mol/L，所述的熱解溫度為500～800℃，熱解時間為60～120min；

(3)將熱解后的混合物依次采用稀鹽酸、去離子水洗滌，烘干后得到孔結構豐富的生物炭；

(4)將氯化鋅溶解于去離子水中，獲得氯化鋅溶液，攪拌條件下加入氫氧化鈉，至氫氧化鈉完全溶解，獲得混合溶液，即為催化劑原料，其中，按摩爾比，氯化鋅溶液：氫氧化鈉＝1：(3～5)，氯化鋅溶液加入量以氯化鋅溶質物質的量為計；

(5)按質量比例，生物炭：催化劑原料＝(1-3)：(3-1)；將二者混合后，密封條件下進行恒溫反應，其中，所述的加熱方式為低溫液相加熱，反應溫度為80～100℃，時間為12～24h；

(6)反應完成后，產物冷卻至室溫，獲得固體沉淀物，經洗滌后，干燥，制得納米ZnO復合生物炭材料。

2.根據權利要求1所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，碳酸鉀溶液的濃度為4mol/L；真空熱解的條件為：真空度為100～500Pa，升溫速率為10℃/min，熱解溫度為800℃，熱解時間為60min。

3.根據權利要求1所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，生物炭產率為52.5～62.6％，生物炭的比表面積為535.62～768.33m²/g，碘吸附值為526.25～673.26mg/g。

4.根據權利要求1所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(4)中，氯化鋅與去離子水溶解比例按物質的量與體積比，氯化鋅：去離子水＝1:15，單位mmol：ml。

5.根據權利要求1所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(5)中，生物炭：催化劑原料＝1:1。

6.根據權利要求1所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(6)中，制備的納米ZnO復合生物炭材料的比表面積為525.65～725.23m²/g，碘吸附值為525.71～655.56mg/g，光催化甲基橙降解率為85％～93％。

7.根據權利要求6所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(6)中，制備的納米ZnO復合生物炭材料對甲基橙進行光催化降解的溫度為20℃，所述的甲基橙初始濃度為10mg/L。

8.根據權利要求1所述的剩余污泥和榛子殼共熱解制備生物炭及其光催化改性方法，其特征在于，所述的步驟(6)中，納米ZnO復合生物炭材料的納米ZnO為具有光催化性能的六方纖鋅礦型納米氧化鋅，所述的納米ZnO均勻生長于生物炭表面。