[发明专利]一种烘焙生物炭及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种烘焙生物炭及其制备方法与应用，其是以半纤维素含量高于40%的农林废弃物为原料，经洗涤、干燥、粉碎、烘干后，在限氧环境中进行炭化，再经洗涤、烘干制得所述烘焙生物炭。本发明采用限氧法将农林废弃物制备为烘焙生物炭，其制备方法简单，成本低廉，生物炭产率高；所得烘焙生物炭表面呈疏水性，且具有丰富的表面官能团，可高效吸附分离废水中的金属离子，为工业废水资源化利用提供一种廉价而又高效的吸附剂。

技术领域

本发明属于炭材料领域，具体涉及一种烘焙生物炭吸附剂的制备及其应用。

背景技术

铬作为地球上第七丰富元素，广泛存在于水、空气、土壤及生物体中。铬是一种延展性好、熔点大、硬度高、耐腐蚀的银白色金属。近年来，随着铬在电镀、制革、矿产、纺织印染、合金及玻璃业等众多工业生产活动中的需求量不断提高，含铬废水的排放量也逐年攀升。六价铬为铬在水溶液中的常见稳定价态，铬酸根离子(CrO₄^2-)是六价铬在水溶液中的稳定存在形式，具有强化学迁移性、高溶解度和强生物毒性。含铬（CrO₄^2-）废水的处理具有重要的环保意义。

目前，常见的含铬（CrO₄^2-）废水的处理方法有化学沉淀法、氧化还原法以及离子交换法。其中，化学沉淀法是通过投加沉淀剂与废水中六价铬离子形成沉淀从而去除废水中六价铬离子。该方法具有工艺简单和成本低的特点，但产生的含铬沉淀难以处理。氧化还原法首先通过向酸性含铬（CrO₄^2-）废水中投加还原剂，将六价铬还原为三价铬，再通过投加碱，形成氢氧化铬沉淀将铬从废水中去除。但该方法存在化学试剂消耗大、对低浓度含铬（CrO₄^2-）废水处理效果不佳的缺点。离子交换法通过离子交换剂自身携带的可交换离子与含铬（CrO₄^2-）废水中六价铬离子进行置换，从而达到去除六价铬离子的目的。离子交换树脂为常用的离子交换剂，具有选择性强的优点。但树脂价格较昂贵，易中毒失效，并且废弃树脂难以回收利用。不同于这些常见技术，吸附法通过往含铬（CrO₄^2-）废水中投加吸附剂将六价铬吸附于固体吸附剂表面加以去除，具有操作方便的特点，尤其对废水中低浓度六价铬离子回收效率高。

生物炭作为一种新型炭材料，因其制备简单、环保、材料来源广泛并可再生的优点，被作为吸附剂用于含铬（CrO₄^2-）废水及其与之类似的含铼（ReO₄^-）废水和含锝（TcO₄^-）废水的处理。生物炭的吸附性能与其制备方法、原料和制备过程的气体氛围有关。依制备方法的不同，生物炭可分为热解气化生物炭、快速热解生物炭、慢速热解生物炭、水热炭化生物炭和烘焙生物炭。相比其他生物炭而言，烘焙生物炭具有制炭温度低、常压、炭产率高和表面官能团丰富的突出优点。本发明选用富含半纤维素的生物质作为烘焙生物炭原料，并采用限氧法制备烘焙生物炭，不仅制备成本低廉，且炭产率更高，表面官能团含量更高。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足，提供一种成本低廉、炭产率高、表面官能团丰富的烘焙生物炭及其制备方法，及其用于含铬(CrO₄^2-)、含铼(ReO₄^-)和含锝(TcO₄^-)等含氧金属阴离子废水的处理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先要保护的是一种烘焙生物炭的制备方法，其包括以下步骤：

1）制粒：采集农林废弃物，经洗涤、干燥、粉碎、过筛、烘干后得生物质颗粒，备用；