[发明专利]基于玉米芯的生物炭制备方法和制备系统以及汞吸收剂

权利要求书

1.一种基于玉米芯的生物炭制备方法，其步骤包括：

第一步骤（S1）中，玉米芯进行水洗后剪切成0.5-1.5厘米的小段，所述小段在70 ℃-80 ℃中烘干，烘干后的小段经破碎设备粉碎后过60目筛得到玉米芯颗粒；

第二步骤（S2）中，玉米芯颗粒加入含有氯化亚锡和三氯化铁的水溶液中浸渍3-4小时后在80 ℃-90 ℃中干燥4-5小时得到混合物，所述水溶液中的玉米芯颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:(5-8):(20-40)；

第三步骤（S3）中，所述混合物在马弗炉中氮气下以8-10 ℃/min的速度升温至350-450 ℃且持续5-6小时得到玉米芯生物炭颗粒；

第四步骤（S4）中，所述玉米芯生物炭颗粒在含有氯化亚铁、氯化锌和硒粉的乙二醇溶液中通入氯气下以150-160 ℃搅拌2-3小时后，加入碱溶液调节pH值，然后以40-50 ℃真空干燥6-7小时获得玉米芯生物炭，其中，所述乙二醇溶液中的玉米芯生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:(600-800):(5-6) :(20-24) :(5-6)；

第五步骤（S5）中，玉米芯生物炭、二甲基甲酰胺、巯基乙酸和无水硫酸氢钠放入容器中搅拌均匀后密封，在120 ℃的温度下反应3 h，然后加入含有九水合硫化钠的95%乙醇溶液中，并继续反应1 h，经去离子水洗涤至pH值为6-8，在60 ℃真空干燥24 h得到巯基化玉米芯生物炭。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第二步骤（S2）中，所述水溶液中的玉米芯颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:6:30。

3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，第四步骤（S4）中，所述乙二醇溶液中的玉米芯生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:700:5.5:22 :5.5。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第五步骤（S5）中，经去离子水洗涤至pH值为7。

5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一步骤（S1）中，玉米芯先通过自来水清洗完杂质后，再经由蒸馏水水洗2次后，剪切成1厘米的小段，所述小段在75 ℃中烘干，烘干后的小段经破碎设备粉碎后过60目筛得到玉米芯颗粒。

6. 根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，第三步骤（S3）中，所述混合物在马弗炉中氮气下以9 ℃/min的速度升温至380 ℃且持续5.5小时得到玉米芯生物炭颗粒。

7. 一种汞吸附剂，所述汞吸附剂包括根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法制备的巯基化玉米芯生物炭、硫化钙和亚硒酸钠，其中，巯基化玉米芯生物炭、硫化钙和亚硒酸钠的质量份比例处于100:(20-30): (40-60)。

8.一种实施权利要求1-6中任一项所述基于玉米芯的生物炭制备方法的制备系统，其包括预处理装置（1）、混合装置（2）、炭化装置（3）、处理装置（4）和控制装置（5），其特征在于，

所述预处理装置（1）包括用于清洗玉米芯的清洗设备（6）、烘干设备（7）和用于粉碎玉米芯的破碎设备（8），所述烘干设备（7）设有第一温度传感器（9），所述破碎设备（8）设有转速传感器（10）；

所述混合装置（2）设有定量注入水溶液的输液阀（11）、第一浓度传感器（12）和用于干燥所述水溶液的干燥模块（13），所述干燥模块（13）设有第二温度传感器（14）；

所述炭化装置（3）包括马弗炉（15）和第三温度传感器（16）；

所述处理装置（4）设有定量注入乙二醇溶液的注液阀（17）、第二浓度传感器（18）、酸碱度传感器（19）、用于定量加入碱溶液的注入口（20）、用于搅拌的搅拌器（21）、加热模块（22）和真空干燥器（23），其中，加热模块（22）和真空干燥器（23）分别设有第四温度传感器（24）和第五温度传感器（25）；

所述控制装置（5）连接所述第一、第二、第三、第四和第五温度传感器（9、14、16、24、25）、第一、第二浓度传感器（12、18）、酸碱度传感器（19）和转速传感器（10）并分别控制所述烘干设备（7）、干燥模块（13）、加热模块（22）和真空干燥器（23）的温度、破碎设备（8）的转速以及混合装置（2）和处理装置（4）的浓度。