[發明專利]利用茶渣制備生物炭材料的方法及其在農藥吸附中的應用

在審

• 申請號: 202110240382.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113000024A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 方云;陳芳容;游雨欣;洪慈清;桂芳澤;潘曉鴻;關雄
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D15/20
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

本發明公開了利用茶渣制備生物炭材料的方法及其在農藥吸附中的應用，制備方法包括如下步驟：(1)以茶渣作為原料，將其烘干處理后，再對其進行粉碎處理，然后將粉碎處理獲得的物料進行篩選處理后，獲得預處理茶渣；(2)將預處理茶渣置于650～750℃環境下進行熱解處理110～130min，其中，熱解處理過程中還持續通入保護氣體，令預處理茶渣在保護氣體氛圍下熱解處理，物料冷卻后，獲得熱解物料；(3)將熱解物料進行研磨處理，制得茶渣生物炭材料；本方案茶渣生物炭材料合成簡便，原料來源簡單，價格低廉，綠色環保，比表面積大、社會經濟效益高和較強吸附力的特點；同時還拓展了茶渣廢棄物的應用，為茶渣的資源化利用提供理論基礎和技術支持。

技術領域

本發明涉及吸附材料技術領域，尤其涉及利用茶渣制備生物炭材料的方法及其在農藥吸附中的應用。

背景技術

茶樹是我國的重要經濟作物之一，福建是我國主要產茶大省之一。據統計，2019年國內茶葉年消費量達到202.56萬噸，較2018年增長11.50萬噸，增幅為6.02％，茶葉加工產生的廢棄物占比逐漸增大，在生產過程中茶枝、茶梗、茶灰、茶渣等大量堆積導致了資源的浪費，增加了處理的成本及環境污染。而利用茶渣制備生物炭可以進行資源的循環利用，達到變廢為寶的目的，符合環境的可持續發展。

茶渣中含有大量的有機碳、氮源和多種抗氧化物質，人們一般將其用于肥料和飼料，提高產品的質量，更有甚者研究了蛋白酶法提取茶渣中蛋白質的工藝，結果顯示堿性蛋白酶和復合蛋白酶提取效果較好。利用茶渣制備生物炭是一種新型的處理方法。

生物炭是富碳有機質的生物質在一定溫度下(300～700℃)，在無氧或缺氧條件下通過熱處理得到的固體殘留物。生物質炭一般呈堿性，pH值為7.0～10，且裂解溫度越高pH越高，并且它在熱解過程中會產生一定量的灰分。生物炭的組成和結構與其制備的溫度有所關系，溫度越高其結構孔徑越細；并且生物炭的孔隙結構發達、吸附性能好，比表面積增大，有利于吸附農藥，減少農藥的殘留；生物炭接觸空氣后形成部分含氧官能團，使離子交換能力變強，提高吸附能力。然而，當前關于茶渣制備生物炭的研究，對其改善農藥殘留還少有關注，特別是對雙草醚的吸附報道更少。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種實施可靠、成本低且能夠資源化利用茶渣廢料的利用茶渣制備生物炭材料的方法及其在農藥吸附中的應用。

為了實現上述的技術目的，本發明所采用的技術方案為：

一種利用茶渣制備生物炭材料的方法，其包括如下步驟：

(1)以茶渣作為原料，將其烘干處理后，再對其進行粉碎處理，然后將粉碎處理獲得的物料進行篩選處理后，獲得預處理茶渣；

(2)將預處理茶渣置于650～750℃環境下進行熱解處理110～130min，其中，熱解處理過程中還持續通入保護氣體，令預處理茶渣在保護氣體氛圍下熱解處理，物料冷卻后，獲得熱解物料；

(3)將熱解物料進行研磨處理，制得茶渣生物炭材料。

作為一種可能的實施方式，進一步，步驟(1)中，利用粉碎機對茶渣進行粉碎處理，且粉碎處理后的物料經60目篩網過篩處理后，獲得預處理茶渣。

作為一種可能的實施方式，進一步，步驟(2)中，所述的預處理茶渣置于剛玉鍋中，然后放置于管式爐內進行熱解處理。

作為一種較優的實施選擇，優選的，步驟(2)中，預處理茶渣的熱解處理溫度為700℃，熱解處理時長為120min。

作為一種較優的實施選擇，優選的，所述的保護氣體為氮氣。

作為一種較優的實施選擇，優選的，步驟(3)中，所制得的茶渣生物炭材料的比表面積為5.35m²/g。

基于上述制備方法，本發明還提供基于上述所述的方法制備所得的茶渣生物炭材料在農藥吸附中的應用。