[发明专利]一种无患子残渣制备水热炭的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种无患子残渣制备水热炭的方法，包括如下步骤：(1)将无患子残渣洗净、干燥和粉碎后，得到无患子残渣粉末；(2)将无患子残渣粉末与水混合，并于200～240℃炭化6～10h，得到炭化产物，将炭化产物清洗和干燥后，得到水热炭；(3)将水热炭与氢氧化钾溶液混合后于50～70℃下水浴加热0.5～2h，得到水浴加热产物，再将水浴加热产物与三聚氰胺和氨水混合均匀，并于55～65℃下回流反应1～2h，得到回流反应产物，将回流反应产物洗至中性并干燥后，得到成品。本发明的制备方法解决了无患子残渣废弃带来的环境污染问题，又可以实现废弃资源的循环利用。本发明还公开了该水热炭在吸附焦化废水中吡啶的应用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种无患子残渣制备水热炭的方法及其应用。

背景技术

一切生命活动起源于水，水是用以维系生物生命的基本物质，保护和节约水资源对于我们至关重要，而随着近几十年工业化进程的发展，废水的排放量日益增加，环境污染问题严峻并亟待解决。废水中的吡啶无色不易为人察觉，并且具有毒性，若不除净对环境和人体健康有重大的危害。农林废弃物等生物质材料的综合利用一直是世界各国环境保护和生态可持续发展的重要方向，而且近年因为CO₂、NO₂及CH₄等温室气体的排放量增大造成了气候变迁，让科学家开始重视生物炭之运用，因为它有助于借助生物炭封存的方式，捕捉与清除大气中的温室气体，将它们转化成非常稳定的形式，数千年都能被储存在土壤中。但传统的生物炭材料性能无法满足现实中高吸附量的要求，需要通过进一步改变生物炭的结构来达到更广泛的应用。

无患子作为重要的能源种树，已在全国特别是福建省大力种植，发展种植面积高达1.33×104km²。无患子的主要用途是提取生物柴油原料，提取后的残渣约为70％左右，无患子残渣含有大量的纤维素，经检测残渣中的碳元素的含量高达49.34％，丢弃既破坏环境，又浪费资源。如何有效的采取科学的措施实现无患子残渣的资源化利用，成为了无患子产业健康发展的难题。

因此，开发一种利用废弃的无患子残渣制备改性水热炭的方法，对实现废弃无患子残渣高附加值资源化利用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种无患子残渣制备水热炭的方法，该方法有效的解决了废弃无患子残渣资源化利用的问题。本发明另一方面的目的在于，提出一种利用无患子残渣制得的水热炭的应用。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种无患子残渣制备水热炭的方法，包括如下步骤：

S1、将无患子残渣洗净、干燥和粉碎后，得到无患子残渣粉末；

S2、将所述无患子残渣粉末与水混合，并于200～240℃炭化6～10h，得到炭化产物，将所述炭化产物清洗和干燥后，得到水热炭；

S3、将所述水热炭与氢氧化钾溶液混合后于50～70℃下水浴加热0.5～2h，得到水浴加热产物，再将所述水浴加热产物与三聚氰胺和氨水的混合液混合均匀，并于55～65℃下回流反应1～2h，得到回流反应产物，将所述回流反应产物洗至中性并干燥后，得到成品。

本发明的技术方案还提供了一种无患子残渣制得的水热炭在吸附焦化废水中吡啶的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明以无患子残渣为原料经过炭化，再经过氢氧化钾溶液、三聚氰胺和氨水活化后，制得改性后的无患子水热炭，既能解决无患子残渣废弃带来的环境污染问题，又可以实现废弃资源的循环利用，实现废弃资源的最大化利用；

2、本发明制得的改性后的无患子水热炭表面官能团种类以及孔隙较多，有较高的比表面积以及良好的化学稳定性，优异的吸附性能，制得的无患子水热炭对焦化废水中吡啶有较好的吸附效果；