[發明專利]一種復合改性香蕉皮生物炭及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210402720.5
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114749148B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 廖騏;江森;曹維;涂光遠;楊志輝;楊衛春;司夢瑩;孫竹梅;王海鷹;顏旭
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/20
• 代理公司: 長沙知行亦創知識產權代理事務所(普通合伙) 43240
• 代理人: 嚴理佳

本發明提供了一種復合改性香蕉皮生物炭的制備方法，包括：獲取第一預處理生物炭和第二預處理生物炭，然后將所述第一預處理生物炭和所述第二預處理生物炭混合，得所述復合改性香蕉皮生物炭；其中，第一預處理生物炭為經鈣鹽、磷酸鹽水熱合成處理后的香蕉皮生物炭，第二預處理生物碳為經硫酸與鐵鹽高溫炭化處理后的香蕉皮生物炭。相比于現有材料，將所述復合改性香蕉皮生物炭用于鉈、砷、鉛復合污染水體后，所述復合改性香蕉皮生物炭具有吸附性能強，吸附結合穩定，價格低廉、綠色環保、應用性強的特點。

技術領域

本發明涉及重金屬廢水處理領域，尤其涉及一種復合改性香蕉皮生物炭及其制備方法和應用。

背景技術

鉈(Tl)、砷(As)和鉛(Pb)是全球性污染物，由于無序的礦山開采和冶煉導致大量的含鉈含砷含鉛的礦渣廢水進入到環境中，嚴重威脅到生態環境和人體健康。水中的鉈，砷和鉛離子會導致癌癥、高血壓、癱瘓、糖尿病、腫瘤、肝臟、肺衰竭、關節病、腦出血和猝死。現有已被用于鉈，砷和鉛的去除技術，包括膜過濾、離子交換和化學沉淀法用于消除廢水中的鉈，砷和鉛，在亞洲國家廣泛使用。然而，由于昂貴的化學品需求和高昂的投資成本，這些技術并不適合廣泛應用。

實驗發現，水熱合成吸附技術具有易用、高效、低成本的優點，是用來制備復合改性香蕉皮生物炭的方法。此外，吸附劑的選擇使用至關重要。現有技術中，已經探索了包括二氧化硅、氧化鋁和碳基材料。研究顯示，活性炭(AC)和活性氧化鋁(AA)具有去除砷和鉛的潛力。然而，AC和AA的價格令人望而卻步，目前的市場價格分別約為每噸2318美元和1700美元。因此，本發明旨在提供一種高效去除重金屬且低成本的可用吸附劑。

香蕉皮(BP)是一種環保、低成本的材料，是一種常見的生物廢物，其富含高纖維素和礦物質，具有去除鉈，砷和鉛污染物的潛力。在之前的研究中，Anwar等人采用香蕉皮批量去除鉛離子，發現其最大吸附容量為2.18mg/g；Renata等人通過對香蕉皮吸附劑進行酸處理，以制備經酸處理的活性生物炭，其吸附能力提高了20％，對Pb(II)的吸附容量達到了20.97mg/g；但是，吸附容量仍然較差，難以滿足實際應用中的需求。

鑒于此，有必要提供一種復合改性香蕉皮生物炭及其制備方法和應用，以解決或至少緩解上述香蕉皮生物炭吸附能力差的技術缺陷。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種復合改性香蕉皮生物炭及其制備方法和應用，旨在解決現有的香蕉皮生物炭吸附效率普遍偏低、對重金屬，尤其是Tl(I)、As(V)、Pb(II)去除效果差、有效官能團較少、化學性質不穩定、以及現有吸附劑具有污染性、易失活等問題。

為實現上述目的，本發明一種復合改性香蕉皮生物炭的制備方法，包括：獲取第一預處理生物炭和第二預處理生物炭，然后將所述第一預處理生物炭和所述第二預處理生物炭混合，得所述復合改性香蕉皮生物炭；

其中，所述第一預處理生物炭的制備過程包括步驟：

S11，提供第一香蕉皮生物炭；

S12，將所述第一香蕉皮生物炭添加至鈣鹽溶液中，獲得混合液A；

S13，將所述混合液A與磷酸鹽溶液在pH為9-11的條件下混合，獲得混合液B；

S14，對所述混合液B依次進行水熱合成處理和分離處理，獲得所述第一預處理生物炭；

所述第二預處理生物炭的制備過程包括步驟：

S21，提供第二香蕉皮生物炭，以及硫酸與鐵鹽的混合溶液；

S22，將所述第二香蕉皮生物炭添加至所述硫酸與鐵鹽混合溶液中，獲得混合液C；

S23，對所述混合液C進行高溫炭化處理，獲得第二預處理生物炭。

進一步地，所述第一預處理生物炭與所述第二預處理生物炭混合的質量比為2：3-3.5。