[发明专利]一种改性生物炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：将生物质原材料进行干燥处理后，进行第一次辐照处理，粉碎，炭化处理，加入接枝单体溶液中，待充分浸润后，抽滤得到沉淀，然后将沉淀置于辐照室内置于辐照室内进行第二次辐照处理，辐照完毕后用去离子水清洗，过滤，烘干，得到所述改性生物炭。该方法以辐照接枝共聚反应为基础，利用电离辐射辐照生物炭材料引发接枝共聚反应，在生物炭表面分子上接入单体物质，利用单体分子中含有的羧基增加生物炭表面含氧基团的数量，从而增强生物炭对重金属的吸附能力，拓宽生物炭的应用。改性生物炭产品吸附性能优异，可应用于环境中污染物尤其是重金属离子的去除，具有较好的去除效果。

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及一种改性生物炭的制备方法。

背景技术

生物炭(biochar)是指生物有机质在无氧或缺氧的条件下经低温热解转化后的固体产物，是一种含碳量高、孔隙度多、比表面积大，且呈碱性、具有吸附能力的多用途材料，其在土壤改良、污染修复、固碳减排等方面效果突出，受到国内外相关领域的广泛关注。稻草、油菜秸秆、玉米秸秆、谷壳等诸多农业废弃资源均可以作为生物炭的制备原料，此类资源丰富，但利用率极低，绝大部分作为廉价燃料焚烧或任意排放，不仅造成资源浪费，还带来严重的环境污染。

生物炭因其巨大的比表面积、微孔结构以及丰富的表面官能团和较高的阳离子交换量，对环境污染物有比较好的去除能力。研究表明，生物炭能吸附如农药、抗生素等有机污染物，同时也能吸附水溶液中砷、铅、镉等金属离子。但是生物炭对污染物的吸附量有限，可以通过一些手段对其进行表面改性，从而拓宽农业废弃物利用的范围并提高其利用效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种改性生物炭的制备方法，通过该方法得到的生物炭吸附性能优异，所得的生物炭产品可应用于环境中污染物的去除，特别是重金属离子。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：

(1)将生物质原材料进行干燥处理后，进行第一次辐照处理，辐照剂量为200-1000kGy，粉碎后得到生物质；

(2)将所述步骤(1)后得到的生物质进行炭化处理，生成生物炭原材料；

(3)将所述步骤(2)后得到的生物炭原材料加入接枝单体溶液中，待充分浸润后，抽滤得到沉淀，然后将沉淀置于辐照室内进行第二次辐照处理，辐照剂量为10-200kGy，辐照完毕后用去离子水清洗，过滤，烘干，得到所述改性生物炭。

第一次辐照可以提高粉碎效率，增加生物炭产率，同时还能降低粉碎能耗，降低生物炭灰分。将第一次辐照的剂量控制在200-1000kGy范围内，可获得很好的辐照效果。

第二次辐照处理可以提高生物炭辐射接枝率，利用辐照引发接枝单体与接枝受体表面的官能团发生接枝共聚反应，从而将接枝单体接入受体表面。辐照剂量低于10kGy，辐照接枝效果不好；高于200kGy易造成生物炭微孔结构的坍塌，反而会影响其吸附性能。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，生物质原材料包括水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、玉米芯、茶籽壳、棉籽壳、蔗渣和稻壳中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中，干燥处理至生物质原材料中水分含量≤10％。

优选的，所述步骤(1)、步骤(3)中，辐照处理的辐照源包括电子加速器产生的电子束或放射性同位素产生的γ射线，所述放射性同位素为Cs-137或Co-60；辐照剂量率为1.0-2.5kGy/h。

优选的，所述步骤(1)中，所述粉碎所采用的粉碎仪器为大型粉碎机或中药粉碎机。