一种基于川芎药渣的磁性生物炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于川芎药渣的磁性生物炭及其制备方法和应用，具体涉及生物质资源化利用领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于川芎药渣的磁性生物炭及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物质资源化利用领域，具体涉及一种基于川芎药渣的磁性生物炭及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]镉
(Cd)、
砷
(As)、
铜
(Cu)、
铅
(Pb)
和铬
(Cr)
等重金属由于其毒性
、
内在持久性和生物富集性，对人类健康和生态系统构成严重威胁
。
为此，世界卫生组织
(WHO)、
欧盟
(EU)
以及各国环保机构均对饮用水或废水中的重金属浓度进行了严格规定
。
因此，解决重金属污染问题显得尤为重要，迫切需要对重金属进行有效处理
。
中药在中国乃至东南亚地区广受欢迎
。
据统计，我国中药渣年排放量可达
7000
万吨，并且这一数字每年还在持续增加，目前对中药渣的常见处理方式
(
如焚烧
、
填埋
、
堆放等
)
会造成二次污染和资源浪费
。
因此，找到一种有效
、
可行
、
环境友好的方法，再利用中药渣同时去除废水中的重金属至关重要
。
[0003]迄今为止，已经开发了多种去除废水中重金属的处理技术，如化学沉淀
、
超滤
、
膜分离
、
离子交换和吸附
。
这些方法都有各自的优点和缺点，其中吸附法因其成本效益
、
灵活性和易于操作而成为一种行之有效的方法
。
各种吸附剂已被用来从水溶液中去除重金属，例如多壁碳纳米管
、
壳聚糖
、
聚合物树脂
、
生物炭
、
金属有机框架
(MOF)
等
。
生物炭具有很强的重金属吸附能力，使其成为环境污染控制研究的热点
。
国际生物炭协会
(IBI)
将生物炭定义为有机材料
(
木材
、
肥料或树叶等生物质
)
在有限的氧气
(O2)
供应和相对较低的温度
(<700℃)
下热解产生的固体材料
。
中药渣与木材和树叶类似，富含纤维素
、
半纤维素和木质素，因此它可作为生物炭的理想原料
。
生物炭因其环境友好
、
成本低廉
、
吸附效果优异而被认为是最有前途的吸附剂之一，已成功用于含重金属废水的去除
。
然而，从水溶液中分离生物炭颗粒并不容易
。
此外，未经任何处理的原始生物炭吸附能力较低，这也是影响其进一步应用的主要缺点
。
因此，开发易于从溶液中分离的改性生物炭同时有效去除重金属是迫切需要的
。
[0004]目前，磁性生物炭已被用于去除水中的重金属
。
与生物炭相比，磁性生物炭具有更好的吸附性能，并且可以方便地从水溶液中分离出来
。
例如，
Mohan
等人报告称，通过将原料浸渍在
Fe
3+
/Fe
2+
溶液中并在
425℃
下快速热解制备的磁性生物炭，可吸附超过
40.56mg g
‑1的
Pb(Ⅱ)。
虽然磁性生物炭具有良好的吸附能力，但由于表面缺乏足够的功能基团，限制了其进一步应用
。
壳聚糖
(CTS)
是仅次于纤维素的第二大生物资源，因其具有成本低
、
用量大
、
无毒
、
无二次污染和可生物降解等特点，被广泛用作去除水污染的吸附剂
。CTS
表面有大量官能团，如氨基
(
‑
NH2)
和羟基
(
‑
OH)
，这些官能团可成为与重金属形成螯合物的活性吸附位点
。
然而，
CTS
也存在一些局限性
(
在中性水中溶解性差
、
机械强度低
)
，进一步阻碍了其在水溶液处理中的应用
。
因此，为
CTS
寻找支撑材料势在必行
。
生物炭或磁性生物炭可能是解决
CTS
低机械强度问题的理想支撑材料，两者的有效结合不仅能提高
CTS
的稳定性，还能充分结合两者的优点
。
因此，用磁性生物炭包覆
CTS
可扩大
CTS
的功能，有报道称该方法可通过提高比表面积而提高吸附性能
。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种基于川芎药渣的磁性生物炭及其制备方法和应用，以解决现有川芎药渣浪费严重，利用率低的问题
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]根据本专利技术第一方面提供的一种基于川芎药渣的磁性生物炭的制备方法，包括：
[0008]步骤一，生物炭的制备
[0009]将川芎药渣在管式炉中限氧条件下热解制备而成粗品生物炭；随后用去离子水多次洗涤粗品生物炭以去除杂质；最后高温干燥后研磨，得生物炭；
[0010]步骤二，磁性生物炭的制备
[0011]利用化学共沉淀法制备磁性生物炭：将生物炭与去离子水混合后得生物炭悬浮液；
FeCl3·
6H2O
和
FeSO4·
7H2O
溶于去离子水中，超声溶解，得
Fe
3+
/Fe
2+
混合液；将生物炭悬浮液和
Fe
3+
/Fe
2+
混合液搅拌均匀后，调
pH
值后继续搅拌均匀后煮沸
、
陈化
、
过滤
、
洗涤
、
真空干燥并研磨，得到磁性生物炭；
[0012]步骤三，壳聚糖改性磁性生物炭的制备
[0013]将磁性生物炭分散在壳聚糖溶液中，加热搅拌反应后加入戊二醛，继续加热搅拌反应后调
pH
值，得到壳聚糖改性磁性生物炭
。
[0014]进一步的，所述步骤一中，热解条件为
500℃、
限氧条件下热解
2h
，升温速率为
10℃min
‑1。
[0015]进一步的，所述步骤一中，高温干燥条件为
105℃
下干燥
24h
；研磨后目数为
100<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于川芎药渣的磁性生物炭的制备方法，其特征在于，包括：步骤一，生物炭的制备将川芎药渣在管式炉中限氧条件下热解制备而成粗品生物炭；随后用去离子水多次洗涤粗品生物炭以去除杂质；最后高温干燥后研磨，得生物炭；步骤二，磁性生物炭的制备利用化学共沉淀法制备磁性生物炭：将生物炭与去离子水混合后得生物炭悬浮液；
FeCl3·
6H2O
和
FeSO4·
7H2O
溶于去离子水中，超声溶解，得
Fe
3+
/Fe
2+
混合液；将生物炭悬浮液和
Fe
3+
/Fe
2+
混合液搅拌均匀后，调
pH
值后继续搅拌均匀后煮沸
、
陈化
、
过滤
、
洗涤
、
真空干燥并研磨，得到磁性生物炭；步骤三，壳聚糖改性磁性生物炭的制备将磁性生物炭分散在壳聚糖溶液中，加热搅拌反应后加入戊二醛，继续加热搅拌反应后调
pH
值，得到壳聚糖改性磁性生物炭
。2.
根据权利要求1所述的一种基于川芎药渣的磁性生物炭的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，热解条件为
500℃、
限氧条件下热解
2h
，升温速率为
10℃min
‑1。3.
根据权利要求1所述的一种基于川芎药渣的磁性生物炭的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，高温干燥条件为
105℃
下干燥
24h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭玉柱，彭成，初天哲，
申请(专利权)人：成都中医药大学，
类型：发明
国别省市：