[发明专利]一种尿液和生物质结合制作活性炭的方法及性能分析

说明书

本发明公开了一种尿液和生物质结合制作活性炭的方法及性能分析，以核桃壳为原料，通过尿液活化制备果壳活性炭，并应用活性炭吸附水中典型染料亚甲基蓝，研究了其吸附动力学和吸附等温线。本发明与现有技术相比的优点在于：通过用尿液作为活化剂活化生物质制备活性炭，对仪器的损耗降低，且对环境十分友好，成本低廉，来源广泛达到“以废治废”的目的，核桃等生物质对环境保护和资源再利用方面具有极大价值，尿液作为创新型的活化剂，两者为活性炭的制备提供更廉价的生物基础，便于推广。

技术领域

本发明涉及生态环保领域，具体是指一种尿液和生物质结合制作活性炭的方法及性能分析。

背景技术

中国人口有14亿，其中许多尿液都采用化学的处理方式，最终排向大海，有些甚至没有得到很好的妥善的处理，则直接排向自然，对当地的环境造成了极大的污染。通过直接收集当地的尿液。并按一定比例和废弃的核桃壳混合，可以直接对尿液进行一次利用，一定程度上减少了尿液直接排向自然的污染。同时，反应后的尿液其中的物质相比反应之前也少了许多，再进行一次简单的处理即可。对污水回收的处理能力要求降低，且这里的尿液种类不限于人类，对于牲畜的尿液也可进行使用。可以给边远乡村的家禽养殖户一定的补贴，只需提供尿液即可。传统的活化剂多为强酸，强碱，氧化性盐等腐蚀性的物质，对于加工厂来说，每年花在维护机器的费用价值不菲，且未经妥善处理反应过后的活化剂仍具有一定的腐蚀性，若工厂直接将其排向自然，则会对当地的生态系统造成极大的危害。而且强酸强碱氧化性盐本身价格居高。这是因为他们的用途不仅用于生产活性炭，在其他地方也具有很多用处，故它价格非常高，所以用它制造出来的活性炭本身的价格也非常高，导致市面上的活性炭普遍价格居高，而用尿液作为活化剂制造出来的活性炭价格则会相比之前以往的传统工艺的制造方式，价格则十分便宜。

因此，设计出一种尿液和生物质结合制作活性炭的方法及性能分析势在必行。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种尿液和生物质结合制作活性炭的方法及性能分析，包括以下步骤：

S1、称取5g已粉碎的核桃壳原料放入烧杯、三角锥瓶中，取4份分别加入28mL尿液(核桃壳和尿液的质量比为10：1，标记为WSU10：1)、55mL尿液(核桃壳和尿液的质量比为5：1，标记为WSU5：1)、138mL尿液(核桃壳和尿液的质量比为2：1，标记为WSU2：1)、0ml尿液(纯核桃壳标记为WS)；

S2、将S1步骤中配置好的溶液放入四联电动搅拌水浴锅进行搅拌，搅拌时间为48h；

S3、将S2步骤中搅拌好的溶液放入台式高速离心机中进行离心，去除大量水分使得烘箱效率升高；

S4、将S3步骤中离心好的样品取出放入电热鼓风烘箱中，从室温升到300℃烘干14h，去除剩余水中的大部分水；

S5、将S4步骤中制得的样品取出放入管式炉中，通入N2保护，从室温到600℃以10℃每min上升，持续30min；

S6、当管式炉冷却后，从管式炉中取出样品，将制备好的4种不同尿液投料比的样品干燥保存，进行表征和吸附性能分析研究；

S7、活性炭的表征性能分析：(1)利用红外光谱进行表面官能团分析，采用KBr压片法，将样品与KBr粉末按照1：100混合，在玛瑙研钵中研磨至样品完全与KBr混合成为颜色均一的粉末后，将其转移到模具中通过油压机压成近似透明圆薄片，小心取出并放置于机器，通过傅里叶红外光谱仪发射不同的频率的红外光线穿过试验样品，分析不同样品表面官能的变化；

(2)扫描电镜分析；

(3)XRD分析；

S8、活性炭的吸附性能分析：(1)吸附亚甲基蓝后在WSU10：1，WSU5：1，WSU2：1，WS中测定不同时间的吸附量，具体为：