本发明专利技术属于生物质高值材料化利用领域，公开了一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法及其应用。该方法包括水热碳化、水洗、干燥、官能团强化、水洗和干燥脱水五个过程。具体关键因素为：生物质经过220~280℃水热碳化0~90分钟，脱水分离后的炭放于0.5~2 M的碱和乙醇水混合溶液中，60~70℃下搅拌30~90分钟。水洗，直到溶液pH值为中性，将改性后的炭烘干即可制得羟基功能化的吸附剂。本方法制备方法简单，反应温度低，反应时间短，吸附剂的产率高，吸附性能好。性能好。性能好。
【技术实现步骤摘要】
一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法及其应用
[0001]本专利技术属于生物质高值材料化利用领域，具体涉及一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法及其应用。
技术介绍
[0002]生物质是地球上一切有机物的总称，具有资源丰富、可再生及碳中和等诸多优势。然而，我国大部分生物质废弃物被填埋或作为柴薪直接燃烧，造成了严重的环境污染和资源浪费。开发高效的生物质废弃物处理处置技术不仅能实现对生物质废弃物的无害化、减量化和资源化利用，而且利于优化能源结构。
[0003]通常生物质资源的转化利用方式有三种：热化学转化技术、生物化学利用技术以及机械萃取方法。其中，热化学转化利用颇具潜力，是目前相关领域研究人员关注的焦点。生物质能的热化学转化利用技术主要包括直燃、热解、气化、液化和碳化。相比与前四种方法，水热碳化是一种生物质提质的经济、有效的方法。水热碳化过程在亚临界条件下进行并且生物质废弃物无需提前干燥。
[0004]通过水热碳化技术得到的固体产物水热炭具有丰富的表面官能团。表面化学官能团是碳基吸附剂的一个关键影响因素，其将直接决定他们对于吸附质的吸附性能。此外，通过改性强化吸附剂表面官能团的种类和数量，能有效地调控吸附质在吸附剂表面的吸附能力。因此通过水热碳化技术将生物质废弃物转化为水热炭并结合表面改性强化水热炭表面官能团的种类和数量，是开发高性能碳基吸附材料的一种有前景的技术。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法及其应用，旨在开发一种生物质基高性能吸附材料，降低吸附剂生产成本，同时实现生物质的高值化利用。
[0006]为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法，选取生物质，依次进行水热碳化、水洗、干燥、官能团强化、水洗、干燥处理得到羟基官能团改性生物质基水热炭；其中，所述水热碳化处理时，先将生物质进行清洗、筛选以去除杂质，再进行干燥、破碎、筛分，并将筛分后的生物质干基与水按照10克：100毫升混合进行在220
‑
280 ℃下水热碳化反应，保温60
‑
90分钟；待水热碳化反应结束后，自然降温至20
‑
30℃，取出反应物用去离子水清洗至中性，再进行干燥；所述官能团强化是指将干燥后水热碳化反应产物按10克:1升的量加入含碱液的乙醇水溶液中，加热至60
‑
70 ℃下搅拌30
‑
90分钟；所述水洗是对官能团强化后体系进行分离，并对产物用去离子水洗涤至中性；最后对产物进行干燥得吸附剂。
[0007]作为改进的是，所述含碱液的乙醇水溶液中碱液的浓度为0.5
‑
2 M，溶剂是75%的乙醇水溶液。
[0008]作为改进的是，所述官能团强化所用的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中一
种或两种混合。
[0009]作为改进的是，所述干燥采用板框压滤、带式压滤、或离心分离中一种，再自然烘干；或者采用强制蒸发的方式将水去除。
[0010]上述方法制备得到的羟基官能团改性生物质基水热炭在吸附含孔雀石绿污染水上应用。
[0011]有益效果：与现有技术相比，本专利技术一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法及其应用，具有如下优势：1.采用水热碳化处理生物质，不需要考虑生物质中的水分是否干燥完全；2.本专利技术采用的羟基官能团改性的方法适用于多种生物质，应用广泛，且操作十分简单，所需成本很低，改性的效果显著；3.采用本方法制备的羟基官能团改性生物质基水热炭吸附剂吸附孔雀石绿的效果较好。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法的工艺流程图；图2(a)为吸附时间对PE、PE
‑
HC、MPE和MPE
‑
HC吸附性能的影响；图2 (b)吸附时间对PS、PS
‑
HC、MPS和MPS
‑
HC吸附性能的影响；图3(a)为MG溶液的pH对PE、PE
‑
HC、MPE和MPE
‑
HC吸附性能的影响；图3(b)为MG溶液的pH对PS、PS
‑
HC、MPS和MPS
‑
HC吸附性能的影响；图4(a)为KCl浓度对PE、PE
‑
HC、MPE和MPE
‑
HC;图4(b)为KCl浓度对PS、PS
‑
HC、MPS和MPS
‑
HC吸附性能的影响；图5（a）为MG浓度对PE、PE
‑
HC、MPE和MPE
‑
HC的吸附性能影响；图5(b)为MG浓度对PS、PS
‑
HC、MPS和MPS
‑
HC吸附性能的影响；图6（a1）
‑
（d1）分别为PE、MPE、PE
‑
HC和MPE
‑
HC的SEM图像（10000
×
）；图6（a2）
‑
（d2）分别为PS、MPE、PS
‑
HC和MPS
‑
HC的SEM图像（10000
×
）；图7(a)为PE、MPE、PE
‑
HC和MPE
‑
HC的FT
‑
IR红外光谱；图7(b)为PS、MPS、PS
‑
HC和MPS
‑
HC的FT
‑
IR红外光谱；图8(a)为PE、MPE、PE
‑
HC和MPE
‑
HC的零电荷点（pH
PZC
）；图8(b)为PS、MPS、PS
‑
HC和MPS
‑
HC的零电荷点（pH
PZC
）；图9为本专利技术在连续5次吸附解吸循环的吸附剂的MG吸附量。
具体实施方式
[0013]本专利技术实施例分别以花生壳和松木屑为原样，先花生壳和松木屑进行清洗、筛选去除杂质，在进行干燥、破碎、筛分，并将筛分后的生物质与水按10克：100毫升混合，加热至240 ℃进行水热碳化反应，保温60分钟后，待水热碳化反应结束后，自然降温至20
‑
30℃，取出反应物用去离子水清晰至中性，再进行干燥；待水热碳化反应结束后，自然降温至20℃，取出反应物过滤，并用去离子水清洗至中性，干燥获得水热炭，将水热炭按10克:1升置于1 M氢氧化钠的乙醇水溶液中，搅拌并加热到70 ℃反应1时，反应结束后，洗涤至滤液为中性，
干燥脱水后制得吸附剂，吸附剂的比表面积分别为11.44 m2/g和12.89 m2/g，孔径分别为24.7 nm和11.7 nm。
[0014]其中，XX
‑
HC表示生物质经过水热碳化后得到的水热炭，M
‑
XX表示进行相应改性。下文以PE表示松木原样，PE
‑
HC表示松本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种羟基官能团改性生物质基水热炭的方法，其特征在于：选取生物质，依次进行水热碳化、水洗、干燥、官能团强化、水洗、干燥处理得到羟基官能团改性生物质基水热炭；其中，所述水热碳化处理时，先将生物质进行清洗、筛选以去除杂质，再进行干燥、破碎、筛分，并将筛分后的生物质干基与水按照10克：100毫升混合进行在220
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280 ℃下水热碳化反应，保温60
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90分钟；待水热碳化反应结束后，自然降温至20
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30℃，取出反应物用去离子水清洗至中性，再进行干燥；所述官能团强化是指将干燥后水热碳化反应产物按10克:1升的量加入含碱液的乙醇水溶液中，加热至60
‑
70 ℃下搅拌30
‑
90...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉栋梁，黄兆琴，赵培涛，徐义焜，张静，
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：
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