[发明专利]一种利用辣椒秸秆制备同时具有磁性和光催化性的生物炭的方法

说明书

本发明属于生物炭制备技术领域，特别涉及一种利用辣椒秸秆制备同时具有磁性和光催化性的生物炭的方法，将辣椒秸秆经裂解制备的原始辣椒秸秆生物炭与一定量的Fe³⁺盐和Cu²⁺盐在水中进行混合，搅拌条件下持续加入强碱溶液，将上述溶液转移至水热反应釜中，在一定温度下进行水热反应，将水热后的产物经真空抽滤、清洗和干燥处理。本发明能制得比表面积大，吸附效果好，同时具有磁性和光催化可再生性能的生物炭，对有机物的吸附容量增大，所需辣椒秸秆原材料价格低廉、来源广泛，具有很好的环境效益和社会效益，适用于处理各种有机废水。

技术领域

本发明属于生物炭制备技术领域，具体地说涉及一种利用辣椒秸秆制备同时具有磁性和光催化性的生物炭的方法。

背景技术

生物炭，是由生物质原料，如畜禽粪便，动物骨头，废弃木屑，污泥和作物秸秆等在低氧或无氧条件下经高温裂解形成的一种多孔碳。其具有孔隙结构高度发达、比表面积较大、表面上官能团丰富、性能稳定、耐酸碱和耐高温等特点，常作为土壤改良剂，提高土壤肥力和生产力。此外，生物炭对于土壤、水体等环境中的有机污染物等具有很好的吸附能力，而且制备成本低，已成为农业、生态修复和环境保护等领域关注的热点。

中国是世界第一大辣椒生产国与消费国，播种面积约占世界辣椒播种面积的40％。目前全国辣椒种植面积3000万亩，占蔬菜种植面积12％以上。辣椒秸秆含碳量较高且灰分少，具有制备生物炭的潜能(陕西科技大学学报,2019(4):107-113)，而且大量辣椒秸秆的产生为生物炭的制备提供了丰富的原料资源。然而，原始生物炭粉末在使用过程中，回收分离较困难，容易造成资源浪费及二次污染。近年来，研究者提出将磁性材料与生物炭结合制备磁性生物炭的方法有效的解决了生物炭难回收、易流失的问题(当代化工研究,2018,35(11):9-11)。相较于传统的生物炭过滤分离技术，磁性生物炭分离过程具有快捷、廉价和简单等优点。

生物炭的再生为生物炭吸附的逆过程,该过程对于减少吸附饱和生物炭对环境的二次污染，提高生物炭重复利用率，降低吸附成本具有重要意义。光催化再生技术可以利用太阳光激发具有光催化性能的生物炭生成高活性的强氧化物种(h⁺,^·OH和^·O₂^-)无选择性的氧化吸附在生物炭表面的有机污染物，达到生物炭的再生利用目的。光催化再生过程可以减少对生物炭本身的影响,可以保证再生生物炭的吸附性能，且工艺简单，设备操作容易，是极具发展前景的新型绿色生物炭再生技术。因此，研发一种具备磁性和光催化可再生性能生物炭对于其回收和循环再生利用具有重要的研究价值。

发明内容

针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种利用辣椒秸秆制备同时具有磁性和光催化性的生物炭的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用辣椒秸秆制备同时具有磁性和光催化性的生物炭的方法，将辣椒秸秆经裂解制备的原始辣椒秸秆生物炭与一定量的Fe³⁺盐和Cu²⁺盐在水中进行混合，搅拌条件下持续加入强碱溶液，将上述溶液转移至水热反应釜中，在一定温度下进行水热反应，将水热后的产物经真空抽滤、清洗和干燥处理，得到比表面积大，吸附效果好，同时具有磁性和光催化可再生性能的生物炭。

进一步地，所述辣椒秸秆在惰性氛围下进行裂解制备原始辣椒秸秆生物炭，裂解温度为300～600℃，裂解时间为2～4小时。

进一步地，所述原始辣椒秸秆生物炭含量为10g/L～30g/L。

进一步地，所述Fe³⁺盐为氯化铁、九水合硝酸铁、硫酸铁或五水合草酸铁中的任意一种；所述Cu²⁺盐为氯化铜、三水合硝酸铜或五水合硫酸铜中的任意一种。