[發明專利]一種具有炭缺陷位結構的生物炭吸附劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110975163.1
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113786803A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 胡暉;呂晨光;汪湉;張佳源
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發明屬于炭材料領域，具體涉及一種具有炭缺陷位結構的生物炭吸附劑制備的方法及應用。制備過程包括以下步驟：(1)制粒：將洗凈、干燥的筍殼粉碎，過篩，備用；(2)預制：取適量筍殼在限氧的條件下對其進行預處理(3)轉制：炭化后的筍殼炭與轉制劑按一定質量比例添加于研缽中，混合，研磨均勻，在惰性氣體保護下進行高溫轉制。(4)精制：高溫轉制的生物炭冷卻至室溫后，使用精制液對其進行精制，過濾，并用去離子水洗滌至濾液為中性，以制得一種具有炭缺陷位結構的生物炭材料，可以用于吸附回收酸性廢液中金屬錸。

技術領域

本發明屬于炭材料領域，具體涉及一種具有炭缺陷位結構的生物炭吸附劑制備的方法及應用。

背景技術

錸是一種稀散金屬，具有耐腐蝕、耐高溫、硬度大和良好催化性能的特點，在國防、航天、航空和催化等領域得到廣泛地運用。然而錸的儲量有限，資源稀少，地殼中錸的平均含量僅為ppb級且目前還未探測出可供工業直接開采單一的含錸礦石，輝鉬礦和斑巖銅礦中常伴生微量的錸。錸成為我國重要的戰略資源之一，然而我國錸資源匱乏，國防、科技和高新技術快速發展對錸的需求遠遠高于其現有的儲備量。提高對一次和二次資源中錸的回收具有重要的意義。

在火法冶煉中，分散在銅精礦中的微量錸經過高溫氧化和洗滌工藝后最終以Re(VII)形式進入到銅冶煉酸性廢液，廢液具有含錸量低、酸性強和共存離子復雜的特點，如何高效從銅冶煉酸性廢液中選擇性回收錸日益成為研究者們關注的熱點。

目前回收分離廢液中錸的方法主要有溶劑萃取法、離子交換法和化學沉淀法，但上述三種方法無法分離回收廢液中低濃度錸，需要對廢液中低濃度錸進行富集預處理以提高錸初始濃度后才可進行分離提取。吸附法因其具有工藝簡單、操作便捷和可直接用于吸附分離廢液中低濃度錸的特點受到研究者們廣泛的關注。在吸附法中，炭材料因其具有制備工藝簡單、原料廣泛和價格低廉等特點常作為吸附劑用于吸附分離廢液中的金屬離子。然而炭材料在作為吸附劑時受自身理化性質的影響對廢液中Re (VII)不具備選擇性吸附的能力。提高炭材料結構的無序度，增加炭材料的缺陷位有利于增強炭材料對廢液中疏水性離子Re (VII)的選擇性吸附能力。因此選擇合適的方法對炭材料進行活化以提高其對錸的選擇性是十分必要的。

發明內容

本發明目的在于提供一種成本低廉且制備方法簡單的具有炭缺陷位結構的生物炭吸附劑，及其用于吸附回收酸性廢液中金屬錸的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有炭缺陷位結構的生物炭吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

1)制粒：將洗凈、干燥的筍殼粉碎，過篩，制得筍殼顆粒，備用；

2)預制：取適量經1)步驟處理后的筍殼在限氧的條件下進行預制處理；

3)轉制：取適量步驟2)制得的筍殼生物炭，與轉制劑按一定質量比例添加于研缽中，混合，研磨均勻，在保護氣體保護下進行高溫轉制；

4)精制：使用精制液對步驟3）獲得的生物炭進行精制，過濾，并用去離子水洗滌至濾液為中性，烘干制得一種具有炭缺陷位結構的生物炭吸附劑。

所述步驟1)中筍殼粉碎后過20-100目篩，烘干溫度為60-100 °C。

所述步驟2)中預制溫度為100-600 °C，預制時間為1-3 h，限氧條件的氧含量為1-12vol%。

所述步驟3)中，轉制劑為乙酸鉀，步驟2)制得的筍殼生物炭與轉制劑混合質量比為1:1-1:4，轉制溫度500-800 °C，轉制時間1-3 h，保護氣體為氮氣、氬氣和二氧化碳中的一種，流速為50-150 mL/min。