[发明专利]一种改性稻壳基炭/炭硅吸附剂的制备方法

说明书

一种改性稻壳基炭/炭硅吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）稻壳破碎；（2）制备生物质炭硅；（3）生物质炭硅除硅；（4）生物质炭硅改性；（5）制备改性生物质炭硅；（6）酸洗除杂。本发明工艺操作简单、所需仪器设备成本低，反应条件易行，有利于吸附剂的大规模生产与应用；利用稻壳为主要原材料，既实现了稻壳的资源化利用，又降低生产成本，变废为宝，并在一定程度上并提高了吸附剂各项性能指标；所得到的改性稻壳基炭/炭硅吸附剂尤其是对含铬废水的处理具有较好的效果。

技术领域

本发明涉及一种改性稻壳基炭/炭硅吸附剂的制备方法，具体地说，是涉及一种利用农业废弃物稻壳为主要原材料制备具有改性稻壳基炭/炭硅吸附剂。

背景技术

源于光合作用的生物质是地球上广泛存在且种类繁多的可再生资源，它既可以提供能源也能够转化为新材料。因此开发低廉有效地生物吸附剂处理重金属废水方法已经成为研究热点。其中农林废弃物主要是指农林生物质，如锯末、木材、农作物（秸秆、稻草、麦秆和稻壳等）材料、动物皮毛等。农林生物质尤其是植物类物质，其细胞所具有的细胞壁结构，使其在富集重金属方面具有一定优势，被广泛用于含铬废水的处理。

稻壳作为稻谷加工后的副产品 (俗称粗糠)，占稻谷子粒质量的18～22%，而我国作为水稻种植大国，稻谷的产量非常大，所以这是一种巨大的可再生资源。稻壳主要成分是纤维素和木质素类物质及少量不为畜禽类消化吸收的粗蛋白质，属于结构紧密的伸展蛋白质，很难分解，但相较于其他农业废弃物，稻壳中含有14～16% SiO₂，并且以网络状分布其中，起着骨架的作用，木质素、纤维素等填充其中，稻壳活性炭中的C和SiO₂都有很好的吸附能力。用稻壳制取的吸附剂有丰富的微孔、中孔和大孔，对重金属离子有良好的吸附作用，又由于生物吸附剂对大量金属离子如K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不吸附或弱吸附，因此在有选择性去除水体中的重金属方面有应用前景。

CN 104815615 A公开了一种新型稻壳基改性炭硅复合吸附剂的制备：首先将稻壳进行除杂热解制得稻壳炭，再用Na₂CO₃溶液处理稻壳炭，过滤后的滤渣经碱和水蒸气集成活化制得脱硅稻壳活性炭，滤液及洗液中通入CO₂制备稻壳基硅胶；稻壳基硅胶再进行疏水化改性并加入具有光催化作用的TiO₂，然后将稻壳基活性炭以及改性疏水硅胶利用粘结剂(凹凸棒土) 进行粘结复合，并将其粉碎、挤压、成型后置于真空气氛烧结炉中500℃下处理2h，最后得到该复合吸附材料。该方法操作复杂：用盐类Na₂CO₃溶液洗去硅，制成硅胶再与稻壳基活性炭复合。且该发明所用试剂以及处理方法繁多，成本较高，制备得到的复合吸附材料对有机物有较好吸附效果，但未体现出对重金属离子的选择性吸附能力。

CN 107364863A公开了一种改性稻壳基活性炭的制备方法：将沥青粉碎并制备成沥青悬浊液；将稻壳基活性炭加入到沥青悬浊液中，超声分散，加热回收溶剂，制备沥青/稻壳基活性炭混合粉末；将沥青/稻壳基活性炭混合粉末置于管式炉中，在氮气保护下，先低温热处理，将沥青熔融为流动态均匀扩散在稻壳基活性炭表面并渗透到孔道内部表面，再经中温固化处理制备出改性活性炭。该方法成本虽低，但操作复杂，且发明中用到的沥青具有毒性，所制备的改性活性炭为电极材料，未体现出沥青改性活性炭是否具有选择性吸附能力。