[发明专利]一种可吸附重金属的鮟鱇鱼骨生物炭材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物炭材料的制备方法，具体涉及一种可吸附重金属的鮟鱇鱼骨生物炭材料的制备方法，属于鱼类加工技术领域。

背景技术

鱼骨是鱼体中轴骨、附肢骨及鱼刺的总称，通常占到鱼的体重的10％～15％，含有丰富的钙元素、胶原蛋白、软骨素等营养成分。但是鱼骨作为鱼类加工业的副产品，通常同其他加工下脚料一起被丢弃或仅作为肥料、饲料，造成资源的浪费。生物炭是一种废弃物资源化利用的产物，作为新型环境功能材料,生物炭以其优良的环境效应和生态效应成为环境科学等学科研究的前沿热点。目前生物炭原料研究主要集中在植物果壳，秸秆等含木质纤维素高的材料，而对鱼骨等加工副产品研究较少。鮟鱇鱼俗称蛤蟆鱼、海蛤蟆，其具有极高的营养、食用与药用价值，在世界范围内广受欢迎，近年来随着鮟鱇鱼需求的增加，其产量也大幅增加，经产业化加工后的鮟鱇鱼产生的大量鱼骨均作为下脚料被废弃，既污染环境,又造成资源大量浪费。故如何将鮟鱇鱼鱼骨高效的开发利用成生物炭是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对鮟鱇鱼鱼骨的开发利用不足的问题，本发明的目的在于提供一种可吸附重金属的鮟鱇鱼骨生物炭材料的制备方法，将鮟鱇鱼鱼骨制备成可吸附重金属的生物炭材料极大地提高了鱼骨的利用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可吸附重金属的鮟鱇鱼骨生物炭材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

(1)取切段解冻后的鱼骨，加入蒸馏水直至淹没，加热100℃搅拌30min，过滤并用蒸馏水进行清洗，清除鱼骨上的附肉，用粉碎机粉碎鱼骨，过筛，得鱼骨粉。

(2)取步骤(1)中所述鱼骨粉分散在活化剂溶液中，在高压反应釜中反应后自然冷却，真空过滤，80℃干燥12小时。

(3)将干燥后的鱼骨粉置于电阻炉中，通入氮气热解,热解过程结束后待鱼骨炭粉自然冷却至室温后取出。

(4)取适量鱼骨炭粉先用盐酸洗涤后再用蒸馏水洗至中性，真空干燥12小时得到可吸附重金属的鱼骨生物炭材料。

本发明的有益效果为：本发明采用废弃鮟鱇鱼鱼骨为原材料，经过活化和热解过程获得鮟鱇鱼鱼骨生物炭材料，且鮟鱇鱼鱼骨生物炭材料具有平均粒径小、比表面积高、吸附重金属效率高的特点，提高了鮟鱇鱼鱼骨的利用率及经济价值，为鱼骨资源的高效利用提供了新的途径。

优选的，步骤(1)中所述筛为20目。

采取上述优选方案的有益效果为：保证了鱼骨粉的平均粒径均匀且有利于保证鱼骨粉的分散度。

优选的，步骤(2)中所述活化剂为氯化锌、磷酸、氢氧化钠中的一种。

优选的，步骤(2)中所述活化剂浓度范围为4-8mol/L。

采取上述优选方案的有益效果为：活化剂具有催化脱羟基和脱水的作用，使得原料中的氢和氧以水蒸汽的形式放出，形成多孔性结构，并且高温下活化剂汽化，活化剂分子进入碳内部起骨架作用，碳的高聚物炭化后沉积在骨架上，用酸洗去氯化锌后，碳就变成了具有高比表面积的多孔结构活性炭，故溶液浸泡有利于扩充材料微孔；

优选的，步骤(2)中高压反应釜的反应条件是先150～180℃反应2～6h,再升温至200～250℃反应18～22h。

采取上述优选方案的有益效果为：废弃生物质在水热及裂解条件下各组分的降解主要受温度的影响，可提取低分子有机物150-180℃发生水热炭化；半纤维素在150-190℃发生醚键断裂生成低聚糖和单糖而纤维素的水解炭化温度较高，一般在220℃以上，采用两步高压水热炭化可以充分溶解炭化不同的组分物质，达最佳的炭化效果。

优选的，步骤(3)中热解过程通入氮气流速为100mL/min。

优选的，步骤(3)中热解升温速率为3～5℃/min，热解温度为700～900℃，热解时间为3～5h。

采取上述优选方案的有益效果为：氮气氛围中能阻止碳碳骨架在氧气中被氧化成CO₂而坍塌成大孔结构，最大限度地保有生物质原有的微小炭骨架结构，故氮气氛围中高温裂解更进一步提高鱼骨生物炭的比表面积，增加孔隙和孔容，为重金属吸附提供更多的吸附位点，而且控制氮气流速与热解提升温度速率，使反应更加均匀稳定。

优选的，步骤(4)中所述盐酸浓度为1mol/L。

具体实施方式

下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。

如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。

实施例1