由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法技术

本公开提供了一种由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法，包括：将柑橘类的果皮进行预处理；将预处理的果皮在惰性气体的氛围中执行无氧热解，使得预处理果皮中的生物质加热分解形成热蒸汽，得到热解产物；将热解产物执行清洗、烘干，得到生物质炭材料。制备所得的生物质炭材料含有巨大的比表面积和多孔结构，同时在生物炭表面还具有较多的含氧官能团，作为吸附材料去除水中的持久性有机污染物时，可以通过自身表面复杂的沟壑形貌拦截污染物，同时其表面的含氧官能团也可以增强与有机污染物的结合力，在进行水质净化时，可以将有机污染物牢牢地吸附在生物炭表面，具有较好的水质净化效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法


[0001]本公开涉及生物质
，尤其涉及一种由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法。

技术介绍

[0003]生物炭是一种以自然界广泛存在的生物质资源为基础，在缺氧或低氧条件下经高温裂解(通常＜700℃)产生的富碳材料。现今生物炭材料净化水质的研究层次还停留在实验探究或示范工程阶段，水处理的应用受到多方面因素的影响。吸附机理和适用条件尚不十分明确，关于生物炭材料吸附性能调控规律仍有待进一步研究。生物炭技术作为一种低能耗、无污染的绿色净水技术，其工艺条件和实际应用水平在不断提高。但是，现有的生物质材料的制备方法较为复杂、成本高、吸附容量也比较有限，在实际水中还很少应用，因此需要一种工艺简单、成本低廉、可以大规模生产的生物炭制备方法来实现生物炭材料用于水体净化的推广应用。

技术实现思路

[0004]为至少部分地解决上述提及的技术缺陷中的至少之一，本公开的实施例提供一种由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法，利用厌氧热解法将柑橘类的果皮制备成生物质衍生炭，以作为吸附材料去除水中的持久性有机污染物。
[0005]为了实现上述目的，作为本公开的一个方面的实施例，提供了一种由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法，包括：将柑橘类的果皮进行预处理；将上述预处理的果皮在惰性气体的氛围中执行无氧热解，使得上述预处理果皮中的生物质加热分解形成热蒸汽，得到热解产物；将上述热解产物执行清洗、烘干，得到生物质炭材料。
[0006]根据本公开的实施例，上述无氧热解的步骤包括：通过预热过程将上述预处理的果皮中的纤维素和半纤维素进行部分分解；通过热解过程将上述预处理的果皮中剩余的纤维素和半纤维素完全分解，并生长出炭骨架分级多孔结构。
[0007]根据本公开的实施例，在升温速率包括10℃/min～30℃/min，温度包括90℃～110℃，时间包括10min～30min的条件下执行上述预热过程。
[0008]根据本公开的实施例，在升温速率包括10℃/min～30℃/min，温度包括600℃～800℃，时间包括2h～3h的条件下执行上述热解过程。
[0009]根据本公开的实施例，上述预热过程和上述热解过程的上述升温速率相同。
[0010]根据本公开的实施例，上述柑橘类包括橘、柑、橙、金柑、柚、枳中的任意一种；在温度包括60℃～150℃，时间包括1h～24h的条件下执行上述预处理过程；上述惰性气体选自氩气或纯度大于99.999％的氮气，其中，上述惰性气体的流速包括60mL/min～80mL/min。
[0011]根据本公开的实施例，上述清洗过程最后所得洗涤液的pH＝7；在温度包括70℃～80℃，时间包括10h～12h的条件下执行上述烘干步骤。
[0012]作为本公开另一个方面的实施例，提供了一种利用上述的制备方法得到的生物质
炭材料在吸附去除水中持久性有机污染物方面的应用。
[0013]根据本公开的实施例，上述持久性有机污染物包括邻苯二甲酸酯类污染物。
[0014]本公开上述实施例提供的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法利用厌氧热解法将柑橘类的果皮制备成生物质衍生炭。在热解过程中，柑橘类的果皮中的生物质被加热分解，形成热蒸气，热蒸气可以使生物质炭材料形成大量的孔隙结构；柑橘类的果皮内部的半纤维素、纤维素等发生分解，在生物质炭材料的表面生成大量的含氧官能团；在柑橘类的果皮中生物质内部的金属氧化物的参与下，柑橘类的果皮中的芳族化合物发生反应生成持久性自由基物种。制备所得的生物质炭材料含有巨大的比表面积和多孔结构，可以作为吸附材料去除水中的持久性有机污染物。
附图说明
[0015]图1为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5制备得到的生物质炭材料的宏观状态图；
[0016]图2A为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例1制备得到的生物质炭材料在100000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图；
[0017]图2B为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例3制备得到的生物质炭材料在100000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图；
[0018]图2C为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5制备得到的生物质炭材料在100000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图；
[0019]图3A为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5制备得到的生物质炭材料在5000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图；
[0020]图3B为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5所制备的橘子的果皮的生物质炭材料在5000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图所对应的C元素的X射线能谱分析EDS图；
[0021]图3C为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5所制备的橘子的果皮的生物质炭材料在5000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图所对应的O元素的X射线能谱分析EDS图；
[0022]图3D为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5所制备的橘子的果皮的生物质炭材料在5000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图所对应的Fe元素的X射线能谱分析EDS图；
[0023]图3E为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5所制备的橘子的果皮的生物质炭材料在5000放大倍数下的扫描电镜(SEM)图所对应的Cu元素的X射线能谱分析EDS图；
[0024]图4为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5所制备的橘子的果皮的生物质炭材料的红外光谱 (FT
‑
IR)表征图；
[0025]图5为根据本公开的一种示例性实施例的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例5所制备的橘子的果皮的生物质炭材料的表面持久性自由基表征结果图；以及
[0026]图6是根据本公开的由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法的实例 7至实例12中采用不同条件下制备得到的橘子的果皮的生物质炭材料作为吸附材料去除水中邻苯二
甲酸二甲酯的效果图。
具体实施方式
[0027]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
[0028]生物炭不仅具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，还具有高度的芳香化、物理热稳定性和生物化学的抗分解性能。这些特性使得生物炭可以作为优良的吸附材料用于受污染水环境修复。生物炭吸附实现净水功能涉及的机理主要包括微孔和间隙捕捉、π
‑
π键、表面官能团作用以及含磷有机物络合等作用。目前，已有研究将生物炭用于去除水中的多环芳烃、泰乐菌素、磺胺甲嘧啶以及重金属和环境纳米材料等，均表现出了相当的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由柑橘类的果皮制备生物质炭材料的方法，包括：将柑橘类的果皮进行预处理；将所述预处理的果皮在惰性气体的氛围中执行无氧热解，使得所述预处理果皮中的生物质加热分解形成热蒸汽，得到热解产物；将所述热解产物执行清洗、烘干，得到生物质炭材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无氧热解的步骤包括：通过预热过程将所述预处理的果皮中的纤维素和半纤维素进行部分分解；通过热解过程将所述预处理的果皮中剩余的纤维素和半纤维素完全分解，并生长出炭骨架分级多孔结构。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在升温速率包括10℃/min～30℃/min，温度包括90℃～110℃，时间包括10min～30min的条件下执行所述预热过程。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在升温速率包括10℃/min～30℃/min，温度包括600℃～800℃，时间包括2h～3h的条件下执行所述热解过程。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海波，孙威，石宝友，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：