一种具有吸附重金属的生物炭及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有吸附重金属的生物炭及其制备方法，它包括柚子皮生物炭，它由以下方法制备得到：将柚子皮剪碎，用水清洗除杂，烘干至恒重，粉碎，过筛；加入无水乙醇以及NaOH，混合搅拌，加入MgCl

Biochar with heavy metal adsorption and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种具有吸附重金属的生物炭及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种具有吸附重金属的生物炭及其制备方法与应用，属于环保新材料领域。
技术介绍
如铅、砷、汞、铜等重金属，因其物理毒害性、高生物毒性、难降解以及持久性，可以通过食物链进入人体，并通过累积放大作用对人体和动植物造成严重影响。比如铅离子超标就会入侵人体造血系统、神经组织以及肾脏，从而引起神经衰弱、红细胞性贫血和血红蛋白过少性贫血，铜离子会导致皮肤坏死、血红蛋白变性等，从而影响代谢，引起心血管一类的疾病。目前在处理工业重金属废水方面已经有了大量的研究，主要的处理技术有以下化学沉淀法、离子交换法、生物修复法、吸附法等。现有处理工艺比较复杂，步骤多，成本较高；因此很有必要在现有技术的基础上，研究开发具有较大的比表面积、特殊的孔状结构，对铅、砷、汞、铜等重金属具有很好的吸附性能的新复合材料。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是克服现有技术的不足，充分利用柚子皮、甘蔗和黄蜀葵等废弃物，变废为宝，通过优选工艺制备得到重金属高吸附性能的复合吸附材料，本专利技术具有原料易得，成本低，易推广应用，高效、经济、环保等优点。本专利技术另一个目的是提供重金属吸附剂的制备方法及其应用。技术方案：为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案为：一种具有吸附重金属的生物炭，它包括柚子皮生物炭。其中所述的柚子皮生物炭是由以下方法制备得到：(1)将柚子皮剪碎，用蒸馏水清洗去除表面杂质，在干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎，过筛；(2)取步骤(1)柚子皮粉末置于锥形瓶中，加入无水乙醇以及NaOH，混合搅拌，加入MgCl2溶液，混合浸泡，抽滤，并用蒸馏水洗涤至pH为中性，烘干；(3)将烘干后的柚子皮放到管式炉中，在真空条件下，升温至300℃～600℃煅烧，冷却后得到柚子皮生物炭。作为优选方案，以上所述的具有吸附重金属的生物炭，柚子皮生物炭是由以下方法制备得到：(1)将柚子皮剪碎，用蒸馏水清洗去除表面杂质，在干燥箱中80℃下烘干24h至恒重，然后粉碎，过孔径为100目的筛子；(2)取50g柚子皮粉末置于500ml的锥形瓶中，向其中加入200ml无水乙醇以及150ml浓度为1.0mol/L的NaOH，混合搅拌30min后加入150ml浓度为1.5mol/L的MgCl2溶液，混合浸泡24小时，随后抽滤并用蒸馏水洗涤至pH为中性，在80℃鼓风干燥箱中烘干24h；(3)将烘干后的柚子皮放到管式炉中，在真空条件下，分别升温至450℃煅烧3小时，冷却后得到柚子皮生物炭。一种具有吸附重金属的复合材料，它由下列原料制成：柚子皮生物炭、黄蜀葵活性炭、甘蔗活性炭、膨胀珍珠岩、玄武石和十二烷基苯磺酸钠。作为优选方案，以上所述的具有吸附重金属的复合材料，它由下列重量份数的原料制成：柚子皮生物炭20～60份、黄蜀葵活性炭10～30份、甘蔗活性炭10～30份、膨胀珍珠岩10～30份、玄武石10～30份、十二烷基苯磺酸钠5～20份、纳米Fe3O45～25份和聚乙二醇10～30份。作为特别优选方案，以上所述的具有吸附重金属的复合材料，它由下列重量份数的原料制成：柚子皮生物炭60份、黄蜀葵活性炭30份、甘蔗活性炭30份、膨胀珍珠岩30份、玄武石30份和十二烷基苯磺酸钠20份、纳米Fe3O410份和聚乙二醇20份。以上所述的具有吸附重金属的复合材料，黄蜀葵活性炭的制备方法：取黄蜀葵根茎，清水洗净，烘干，粉碎至100-200目；然后在惰性气体保护下，先低温加热处理，保持1～2小时；然后升温继续加热煅烧，保持1～2小时；自然冷却后，得黄蜀葵活性炭。作为优选方案，黄蜀葵活性炭的制备方法为：取黄蜀葵根茎，清水洗净，80～100℃烘干脱水，粉碎至100-200目；然后氮气保护下，先低温加热至200～300℃处理，保持1～2小时；然后升温至400～500℃继续加热煅烧，保持1～2小时；自然冷却后，得黄蜀葵活性炭。作为特别优选方案，黄蜀葵活性炭的制备方法为：取黄蜀葵根茎，清水洗净，100℃烘干脱水，粉碎至200目；然后氮气保护下，先低温加热至250℃处理，保持2小时；然后升温至450℃继续加热煅烧，保持2小时；自然冷却后，得黄蜀葵活性炭。本专利技术所述的具有吸附重金属的复合材料，甘蔗活性炭的制备方法：取榨糖后的甘蔗渣，加热至100至150℃烘干脱水，粉碎至100-200目；然后氮气保护下，以升温速率为20～30℃/min加热至400～600℃，活化处理1～2小时，自然冷却后，得甘蔗活性炭。作为优选方案为：取榨糖后的甘蔗渣，加热至100℃烘干脱水，粉碎至200目；然后氮气保护下，以升温速率为20℃/min加热至550℃，活化处理2小时，自然冷却后，得甘蔗活性炭。本专利技术所述的具有吸附重金属的复合材料，膨胀珍珠岩和玄武石分别加热到300～400℃后，粉碎，过100-200目既得。本专利技术所述的具有吸附重金属的复合材料在制备重金属吸附剂中的应用。一、工艺筛选实验：以下筛选实验的实验仪器如下表1：1实验中所需仪器仪器名称型号生产厂家电热鼓风干燥箱FDLDHG南京冠格科学仪器有限公司原子吸收分光光度计4510上海仪电分析仪器有限公司马弗炉SX2-10-12N上海益恒科学仪器有限公司管式炉TL1700-1700南京莱步科技实业有限公司1、不同裂解温度下柚子皮生物碳产率。(1)将柚子皮剪碎，用蒸馏水清洗去除表面杂质，在干燥箱中80℃下烘干24h至恒重，然后粉碎，过孔径为100目的筛子；(2)取50g柚子皮粉末置于500ml的锥形瓶中，向其中加入200ml无水乙醇以及150ml浓度为1.0mol/L的NaOH，混合搅拌30min后加入150ml浓度为1.5mol/L的MgCl2溶液，混合浸泡24小时，随后抽滤并用蒸馏水洗涤至pH为中性，在80℃鼓风干燥箱中烘干24h；(3)取三份烘干后的柚子皮，分别放到管式炉中，在真空条件下，分别升温到400℃、450℃和500℃，煅烧3小时，冷却后得到柚子皮生物炭。测试产率和比表面积，具体实验结果如下表2所示：表2不同裂解温度下生物炭产率及比表面积(BET)煅烧温度(℃)初始质量(g)产量(g)产率(％)比表面积(m2/g)400103.523735％121450103.293133％176500102.769428％153...

【技术保护点】
1.一种具有吸附重金属的生物炭，其特征在于，它包括柚子皮生物炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附重金属的生物炭，其特征在于，它包括柚子皮生物炭。


2.根据权利要求1所述的具有吸附重金属的生物炭，其特征在于，柚子皮生物炭是由以下方法制备得到：
（1）将柚子皮剪碎，用蒸馏水清洗去除表面杂质，在干燥箱中烘干至恒重，然后粉碎，过筛；
（2）取步骤（1）柚子皮粉末置于锥形瓶中，加入无水乙醇以及NaOH，混合搅拌，加入MgCl2溶液，混合浸泡，抽滤，并用蒸馏水洗涤至pH为中性，烘干；
（3）将烘干后的柚子皮放到管式炉中，在真空条件下，升温至300℃~600℃煅烧，冷却后得到柚子皮生物炭。


3.根据权利要求2所述的具有吸附重金属的生物炭，其特征在于，柚子皮生物炭是由以下方法制备得到：
（1）将柚子皮剪碎，用蒸馏水清洗去除表面杂质，在干燥箱中80℃下烘干24h至恒重，然后粉碎，过孔径为100目的筛子；
（2）取50g柚子皮粉末置于500ml的锥形瓶中，向其中加入200ml无水乙醇以及150ml浓度为1.0mol/L的NaOH，混合搅拌30min后加入150ml浓度为1.5mol/L的MgCl2溶液，混合浸泡24小时，随后抽滤并用蒸馏水洗涤至pH为中性，在80℃鼓风干燥箱中烘干24h；
（3）将烘干后的柚子皮放到管式炉中，在真空条件下，分别升温至450℃煅烧3小时，冷却后得到柚子皮生物炭。


4.一种具有吸附重金属的复合材料，其特征在于，它由下列原料制成：
柚子皮生物炭、黄蜀葵活性炭、甘蔗活性炭、膨胀珍珠岩、玄武石、十二烷基苯磺酸钠、纳米Fe3O4和聚乙二醇。


5.根据权利要求4所述的具有吸附重金属的复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩承辉，谢伟芳，关莹，张瑞敏，
申请(专利权)人：江苏开放大学江苏城市职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32