[發(fā)明專利]一種玉米秸稈生物炭的制備方法及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210083667.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN114621780A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周丹丹;趙超凡;馮金華;陳龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B57/00
• 分類號(hào): C10B57/00;C10B53/02;C10B57/08
• 代理公司: 昆明人從眾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 53204
• 代理人: 李曉亞

本發(fā)明公開一種玉米秸稈生物炭的制備方法及應(yīng)用，將曬干的玉米秸稈粉碎后過篩，將玉米秸稈粉末加入陶瓷坩堝中，置于馬弗爐中，采用限氧升溫法制備生物炭樣品；將樣品與去離子水混勻后，混合漿液放入搖床于室溫下振蕩，離心后烘干得到玉米秸稈生物炭；玉米秸稈生物炭中的可溶性物質(zhì)封閉的有機(jī)吸附位點(diǎn)和堵塞的孔隙，經(jīng)過水洗作用，可溶性物質(zhì)被去除，生物炭的有機(jī)吸附位點(diǎn)暴露出來及孔徑、比表面積的增大，阿特拉津在生物炭上吸附的孔隙填充作用增強(qiáng)，使得阿特拉津在生物炭上的吸附點(diǎn)位增加，進(jìn)而生物炭對(duì)阿特拉津的吸附容量明顯提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玉米秸稈生物炭的制備方法及應(yīng)用，屬于吸附劑處理有機(jī)污染領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)的玉米秸稈產(chǎn)量玉米秸稈是重要的農(nóng)業(yè)廢棄物之一，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)的玉米播種面積達(dá)4126.426萬公頃，而玉米產(chǎn)量在26066.52萬噸，玉米秸稈的可收集利用系數(shù)為0.92，可產(chǎn)生約2.60萬億噸玉米秸稈廢棄物，龐大的廢棄物僅以焚燒方式會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染及資源浪費(fèi)。傳統(tǒng)玉米稻稈處理方式多為秸稈還田、生物法制備沼氣、生物乙醇等，利用量少。采用熱處理方式利用玉米秸稈生物質(zhì)制備生物炭、生物油及氣體，不僅可解決我國(guó)的能源短缺問題，還可解決秸稈燃燒造成的環(huán)境污染等各種社會(huì)問題，提高農(nóng)民收入，具有廣闊的發(fā)展前景。

在農(nóng)作物與經(jīng)濟(jì)作物的種植生長(zhǎng)的過程中離不開農(nóng)藥的使用，阿特拉津(Atrazine)，也稱為莠去津，化學(xué)名稱為2-氯-4-乙基氨基-6-異丙胺-1,3,5,-三嗪，是一種合成的三嗪類除草劑。由于阿特拉津成本低廉，殺草譜廣，除草效果好，持效期長(zhǎng)等特性，是當(dāng)前使用最廣泛的除草劑之一，但是由于其持久性、中等水溶性、高流動(dòng)性、半衰期長(zhǎng)，阿特拉津及其代謝物是地下水和地表水中最常被檢測(cè)到的農(nóng)藥污染物，在土壤中也具有中等殘留性和生物蓄積性。有研究發(fā)現(xiàn)，阿特拉津能通過植物的根、葉及單細(xì)胞植物的細(xì)胞表面進(jìn)入植物體內(nèi)，使水稻、大豆等作物致毒，被阿特拉津污染的水體，蛙類中有發(fā)生了性腺變異，精巢和卵形態(tài)異常。還有研究表明，阿特拉津可造成哺乳動(dòng)物繁殖異常、免疫系統(tǒng)異常等，還可能對(duì)人類有致癌作用。

生物炭作為常用的吸附劑，便宜優(yōu)惠，吸附效果好被大量運(yùn)用于土壤，水體有機(jī)污染物污染處理，對(duì)有機(jī)污染物有較高的吸附容量，但對(duì)有機(jī)污染物的吸附容量有待進(jìn)一步提高。因此，尋求增強(qiáng)生物炭吸附容量的方法，簡(jiǎn)潔方便的方法具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種玉米秸稈生物炭的制備方法及其作為阿特拉津吸附劑的應(yīng)用。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種玉米秸稈生物炭的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將曬干的玉米秸稈放置于植物破碎機(jī)中，粉碎后過60目篩，得到玉米秸稈粉末；

(2)將玉米秸稈粉末加入陶瓷坩堝中，置于馬弗爐中，采用限氧升溫法制備生物炭樣品；

(3)將步驟(2)得到的樣品與去離子水以固液比g:mL為1:(100～125)的比例混合均勻后得到混合漿液，將混合漿液放入搖床于室溫下(25±2℃)振蕩2h，離心后倒掉上清液，重復(fù)5～7次，去除可溶性物質(zhì)，于50～70℃烘箱中烘干，得到玉米秸稈生物炭。

步驟(2)限氧升溫法的具體做法：將坩堝放進(jìn)馬弗爐后，持續(xù)通入30min氮?dú)猓_保馬弗爐內(nèi)空氣被排除處于缺氧狀態(tài)，繼續(xù)通氮?dú)馍郎刂?00～600℃下熱解炭化4h，待降溫至50℃以下，可以關(guān)閉氮?dú)馊〕鲔釄澹瑹峤饧敖禍刂钡桔釄迦〕銮耙ＷC持續(xù)通入氮?dú)猓鋮s至室溫后稱重，用研缽將生物炭研磨碎，過60目篩，混合均勻后將樣品裝入棕色玻璃瓶中保存。

步驟(3)中搖床的轉(zhuǎn)速為156rpm。

步驟(3)中離心速率為2000～4000rpm，離心時(shí)間為8～20min。