[发明专利]利用稻壳/白云石制备碳/硅/钙镁复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种利用稻壳/白云石制备碳/硅/钙镁复合材料的方法：将白云石和稻壳混合后，研磨至40～100目，得到混合粉末；将所得混合粉末在300～500℃下热解1～5h，之后降至室温，得到所述碳/硅/钙镁复合材料；本发明中白云石的加入提高了稻壳碳化过程中的床层孔隙率，降低了床层压降，使得碳化产物之一CO₂更容易逸出，稻壳碳化过程更为完全；并且白云石在后续反应中与稻壳炭反应生成碳/硅/钙镁复合材料；本发明制备碳/硅/钙镁复合材料的方法步骤简单，原料廉价易得，工艺便于推广应用，将稻壳制备成生物炭后，不仅可以减轻其对生态环境的破坏，还能实现对稻壳的资源化利用。

技术领域

本发明涉及环境功能材料领域，具体涉及一种利用稻壳/白云石制备碳/硅/钙镁复合材料的方法

背景技术

稻壳(rice husk)其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素等。稻壳是作为农业废弃物生物质材料是烧制生物炭的廉价原材料。稻壳经过高温热解后其含有的C则以CO₂的形式释放。而稻壳灰的主要成分为SiO₂(87％-97％)，其具有较大的孔隙度和比表面积、表面含氧官能团丰富、吸附性能高等优点。稻壳生物炭在环境污染修复有重要的应用前景。

白云石(CaMg(CO₃)₂)是一种重要的矿产资源，其晶体呈菱面体，属于三方晶系。白云石已被广泛地应用于水中有害元素的去除，如磷、砷、铬及铜等(Pehlivan,E.,A.M.,S.,Parlayici,..Adsorption of Cu²⁺and Pb²⁺ion on dolomitepowder.Journal of Hazardous Materials,2009,167(1):1044-1049.)。在土壤改良中白云石可以释放磷酸盐以及碱性特性提供一个合适的pH值范围以恢复其他营养物质等作用。

将稻壳与钙盐和镁盐复合可以有效提高生物炭的吸附性能。中国发明专利“一种氧化镁-稻壳生物炭复合材料的制备方法”(申请号201611114669.9)采用先热解制成稻壳生物炭后，再采用超声波作用下强化氧化镁悬浮液与生物炭混合，整个反应时间长达22～30h。而本发明采用白云石和稻壳混合粉末为原料。通过高温热解在较短时间内形成碳/硅/钙镁复合材料。本发明中白云石的加入提高了稻壳碳化过程中的床层孔隙率，降低了床层压降。使得碳化产物之一CO₂更容易逸出，稻壳碳化过程更为完全。且白云石在后续反应中与稻壳炭反应生成碳/硅/钙镁复合材料。为水中重金属污染的治理以及土壤改良提供了新途径。通过使用天然矿石材料和农业废弃物，不仅提高了单一原材料的吸附性能，还促进了天然资源和废弃物的资源化利用。

发明内容

本发明提供了一种利用稻壳/白云石制备碳/硅/钙镁复合材料的方法。

本发明的技术方案如下：

一种利用稻壳/白云石制备碳/硅/钙镁复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将白云石和稻壳混合后，研磨至40～100目，得到混合粉末；

所述白云石和稻壳的质量比为1:1～5；

所述白云石可以为菱镁矿石和方解石混合石料；

所述稻壳可以为玉米秸秆、椰子壳或小麦秸秆；

(2)将步骤(1)所得混合粉末在300～500℃下热解1～5h，之后降至室温(20～30℃)，得到所述碳/硅/钙镁复合材料。

本发明所述的稻壳/白云石制备碳/硅/钙镁复合材料对铜离子的吸附能力明显提高，将作为农林废弃生物质的稻壳与白云石复合热解形成多孔吸附材料，对重金属离子具有良好的吸附性能，可用于土壤改良以及去除污染水体中的重金属。

本发明具有以下显著特点及效果：