[发明专利]一种埃洛石-生物炭复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种埃洛石‑生物炭复合材料的制备方法，包括(1)将椰壳于500～700℃中热解处理，研磨，得到椰壳生物炭；(2)将椰壳生物炭与埃洛石粉料按照质量比1:(0.8～1)混合，加入水，以1600～1800rpm剧烈磁力搅拌条件下反应1.5～2h后，经超声波分散，再置于30～50Mpa，120～150℃下加热反应，得到埃洛石‑生物炭混合物；(3)在6000～8000rpm下离心8～10min，并置于100～110℃干燥过夜，过筛，得到埃洛石‑埃洛石复合材料，其制备方法流程简单，成本低，无污染、易于大规模推广，并且所获得的生物炭‑埃洛石复合材料具有较强的吸附性能和机械性能。

技术领域

本发明涉及环保工程技术领域，特别涉及一种埃洛石-生物炭复合材料的制备方法。

背景技术

生物炭，又称生物质炭(biochar)，生物炭是一种由生物质原料在限氧(缺氧或绝氧)的条件下，经高温热解炭化制备得到的固态物质，其既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可以作为还原剂、肥料缓释载体或者二氧化碳封存剂等，常用于水质净化、重金属吸附、土壤改良等多个领域，具有广泛的应用前景。

但现有的以椰壳为原料制备椰壳生物炭的过程中，其需要较长的活化时间，且生物炭的比表面积和孔容较低，而当将生物炭与其他材料，例如与埃洛石进行复合改性时，其往往需要长时间的高温复合改性和球磨机械处理，或需要使用较多助剂辅助改性，但在提高其改性复合材料的比表面积和孔容，以达到更好的吸附能力的同时，其难以有效保持埃洛石的天然的纳米管状结构特征，易导致该生物炭的改性复合材料难以达到稳定的机械强度，成本高、污染高、效率低，难以实现大规模应用的特点因此，寻找一种高效、低成本的生物炭复合材料的制备方法，既可充分提高生物炭复合材料的吸附性能，又可有效增强生物炭复合材料的机械强度的目的，进而实现生物炭-埃洛石复合材料的更加广泛应用。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种埃洛石-生物炭复合材料的制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种埃洛石-生物炭复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备椰壳生物炭：将椰壳在氮气保护下于500～700℃中热解处理50～60min后，研磨过80～100目筛，得到椰壳生物炭；

(2)复合反应改性：将热解后的椰壳生物炭与埃洛石粉料按照质量比为1:(0.8～1)混合，加入水，先以1600～1800rpm的剧烈磁力搅拌条件下反应1.5～2h后，经超声波分散3～5min，再将混合物置于30～50Mpa，120～150℃条件下加热反应20～30min，得到埃洛石-生物炭混合物；

(3)离心干燥：将埃洛石-生物炭混合物在6000～8000rpm下离心8～10min，弃上清液，并置于100～110℃下干燥过夜(＞10h)，过80～100目筛，得到埃洛石-埃洛石复合材料。

更优选地，所述椰壳生物炭的热解处理共包括三阶段，第一阶段为在控制500～550℃条件下预热解干燥8～10min，第二阶段为在560～650℃下缓慢热解30～35min，第三阶段为655～700℃下快速热解12～15min。将椰壳热解处理分为低温预热干燥、缓慢热解和高温快速热解的三个阶段，有利于使椰壳中纤维素的充分分解作用，增加孔隙率，并可保持的孔壁厚度一定厚度，增加其与埃洛石的复合反应后的机械强度。

更优选地，所述埃洛石粉料是由埃洛石粉碎过60～80目筛，并于850～950℃煅烧30～40min而得到的煅烧埃洛石粉料。

更优选地，煅烧埃洛石粉料与椰壳生物炭混合前，在超声功率为850～900W，超声频率为55～65kHz条件下进行超声预分散。通过对一定粒径的埃洛石粉料高温煅烧处理和超声分散处理，以进一步提高其与椰壳生物炭复合反应的效率，缩短反应时间。

更优选地，所述椰壳生物炭与埃洛石粉料的混合物与水的料液比g/ml为1:(10～20)。