[發明專利]一種改性磁性生物炭及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110244221.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113041997A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 肖開棒;梁發文;許偉城;江學頂;陳忻
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 朱繼超

本發明屬生物炭技術領域領域，公開了一種改性磁性生物炭及其制備方法和應用，其制備方方法包括：1)將榕樹枝清洗干凈，烘干，粉碎，過篩備用，得到榕樹枝的生物質粉末；2)取生物質粉末，加入氮源和去離子水，攪拌混合，烘干，所得樣品在惰性氣體保護下熱解，冷卻后清洗、烘干，再經研磨即可得氮改性生物炭；3)取氮改性生物炭，與金屬鹽的水溶液充分混合，烘干，所得樣品在惰性氣體保護下熱解，冷卻后清洗、烘干，再經研磨即可得改性磁性生物炭。本發明的改性磁性生物炭對于抗生素廢水處理有特別優良的效果，且使用后的改性磁性生物炭可以通過外加磁場回收再利用。制備過程簡單、環保、經濟，符合可持續發展的要求，易于工業化生產。

技術領域

本發明屬于生物炭技術領域，具體涉及一種改性磁性生物炭及其制備方法和應用。

背景技術

生物炭又稱生物質炭，是生物質原料在低氧或無氧條件下密閉環境中熱化學分解產生的多孔碳質材料。生物炭是一種富含碳的多孔材料，具有高的碳含量和芳香性的結構、較大的比表面積、豐富的孔隙結構和表面活性基團，能夠有效去除水中重金屬和有機污染物。此外，生物炭的主要性質與其制備原料及條件密切相關，不同的原料衍生出的生物炭性質各異，同一原料衍生的生物炭也因其制備條件不同而具有不同特性。近年來，越來越多的研究表明生物炭表面富含的大量活性基團，在促進電子遷移和催化等方面起著重要作用，通過強化生物反應之間的電子轉移或者催化氧化能夠實現污染物的高效降解。但是，在利用生物炭處理廢水時，仍存在純生物炭活性低、使用后的材料難回收、難再生等問題，尤其是抗生素廢水的處理，也亟需得到有效控制。

發明內容

本發明提出一種改性磁性生物炭及其制備方法和應用，以解決現有技術中存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。

為了克服上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種改性磁性生物炭的制備方法，包括以下步驟：

1)將榕樹枝清洗干凈，烘干，粉碎，過篩備用，得到榕樹枝的生物質粉末；

2)取步驟1)所得的生物質粉末，加入氮源和去離子水，攪拌混合，烘干，得到樣品A，然后惰性氣體保護下熱解，冷卻后清洗、烘干，再經研磨即可得氮改性生物炭；

3)取步驟2)所得氮改性生物炭，與金屬鹽的水溶液充分混合，烘干，得到樣品B，然后在惰性氣體保護下熱解，冷卻后清洗、烘干，再經研磨即可得改性磁性生物炭。

作為上述方案的進一步改進，步驟1)中，所述烘干的溫度為50～80℃，所述烘干的時長為10～20h。

作為上述方案的進一步改進，所述氮源選自三聚氰胺、尿素或雙氰胺中的至少一種。

作為上述方案的進一步改進，所述金屬鹽選自金屬的硝酸鹽、金屬的硫酸鹽或金屬的氯鹽中的至少一種。

作為上述方案的進一步改進，所述金屬的硝酸鹽與生物炭的質量比為10：(1～5)。在該配比下所得的改性磁性生物炭，既能有效避免金屬氧化物之間發生團聚現象，又能加快電子轉移，進一步提升改性磁性生物炭對抗生素的去除能力。

作為上述方案的進一步改進，所述金屬的硝酸鹽為Ce(NO₃)₃·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O的混合物；優選地，所述Ce(NO₃)₃·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O的摩爾比為(1～4)：1。使改性磁性生物炭含有更多有利于活化PMS的金屬氧化物種類，提高磁性生物炭的活化能力。

作為上述方案的進一步改進，熱解的溫度為300～800℃，升溫速率為2～20℃/min，熱解的時長1～2h；所述攪拌的時間為1h～5h，攪拌的速率為200rpm～1000rpm。