[发明专利]一种生物质炭缓冲剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及本发明具体涉及生物质炭污水处理领域，特别涉及生物质炭缓冲剂及其制备方法。

背景技术

在我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》中，铬被列为重点防控的重金属元素之一。铬主要来源于染色、电镀、制革、颜料和照相材料等工业废水，主要以Cr(III)和Cr(VI)价态存在。铬是人体必需的微量元素，它与脂类代谢有密切关系，但铬过量会引起中毒。一般认为Cr(III)毒性不大，并且在水中易形成碱性沉淀而降低在环境中的迁移性，所以危害较小。而Cr(VI)毒性强烈，且具有强氧化性，对皮肤、黏膜都有剧烈腐蚀性，易在水中溶解存在，在环境中等迁移性强，危害较大。因此，有必要研究出一种除去Cr(VI)的处理办法。

吸附法依靠其高效、简便和选择性好的优点成为目前重金属水污染处理的主要方法之一，但是目前工业上使用的吸附剂价格比较昂贵，增加了吸附法推广的成本。开发廉价、高效并且无二次污染的水处理吸附剂成为吸附研究和重金属水污染治理的一个重要方向。

由于原料廉价易得，并且具有比较面积大、孔隙度高、碱性、易吸附可溶性有机质等特点，生物炭逐渐成为近年来吸附法的研究热点，可以作为一种吸附剂降低水中可迁移重金属离子的含量。目前已有一些研究表明利用花生壳、水稻秸秆和玉米秸秆等制备等生物炭对水体中的重金属具有良好的吸附效果，并可以通过对生物炭进行改性或表面修饰来提高其吸附作用。

我国是农业大国，每年可生产8亿多吨秸秆。辽宁省每年各类农作物秸秆产量为3200万吨，其中玉米秸秆占60％。玉米秸秆作为一种重要的自然资源，可以广泛应用于饲料、能源、还田等多个方面，但是其体量大、分布广等特点给回收利用带来了难度。目前过剩等玉米秸秆多焚烧鱼田间或散乱堆放于村内，成为造成雾霾和农村环境污染的重要因素。因此，2017年农业部将“推行东北地区秸秆综合利用行动”列为“农业绿色发展五大行动”之一。

因此，一种不仅能快速、高效地吸附去除水中Cr(VI)，并且不会对废水pH造成较大影响的生物质炭成为解决问题的关键。

发明内容

作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现：将废弃的玉米秸秆经过碳化、活化处理后，能够改善生物炭表面的基团结构，从而提高水水体中Cr(VI)的吸附能力，当pH为5～6时，对Cr(VI)的处理效果最好。

本发明的一个目的提供一种生物炭缓冲剂，其对水中的Cr(VI)具有良好的吸附能力。

本发明的一个目的提供一种生物炭生物炭缓冲剂的制备，不引入其他污染物质，能够有效地分离Cr(VI)，反应结束后又便于移除。

为实现上述目的，本发明提供一种生物质炭缓冲剂，包括：

100～600份的酸化玉米秸秆生物炭；

100份的柠檬酸；

550～650份的柠檬酸钠；

及其他不可避免的杂质。

优选的是，包括：

100份的酸化玉米秸秆生物炭；

100份的柠檬酸；

600份的柠檬酸钠；

及其他不可避免的杂质。

一种如上述任一项所述的生物质炭缓冲剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将废弃玉米秸秆除杂、洗净、风干后，切割成8～12cm的玉米秸秆段，再将玉米秸秆段置于干燥箱中于55～65℃，烘干22～26h；再将烘干后的玉米秸秆段放入管式气氛炉中，匀速升温，在400～800℃，无氧条件下炭化100～140min，冷却至室温取出，粉碎过筛，制得玉米秸秆生物炭；

b、将步骤a中制得玉米秸秆生物炭以固液比1：8～12加入到的硫酸溶液中，50～70℃震荡改性3～5h，加热完毕后用去离子水洗至中性，烘干至恒重，放入管式气氛炉中，匀速升温，在400～800℃，无氧条件下活化25～35min，冷却至室温取出，得到酸化玉米秸秆生物炭；

c、先将酸化玉米秸秆生物炭与柠檬酸和柠檬酸钠按照1～6:1:5.5～6.5的比例混合均匀，制得所述生物质炭缓冲剂；

其中，其中，在所述步骤a和步骤b中所述匀速升温的升温速度为8～12℃/min；在步骤b中所述硫酸溶液的体积分数为5％～30％。

优选的是，在步骤a中再将玉米秸秆段置于干燥箱中于60℃烘干24h；在步骤a中碳化的温度为700℃，时间为120min。

优选的是，在步骤b中，所述玉米秸秆生物炭与硫酸溶液的固液比1：10。

优选的是，在步骤b中，所述震荡改性的温度为60℃，时间为4h。