[发明专利]一种改性菌渣生物炭及其制备方法

说明书

本发明公开一种改性菌渣生物炭及其制备方法，属于环保材料工程技术领域，是将菌渣清洗、烘干、粉碎后，将菌渣粉末用氢氧化钠溶液浸泡，干燥后置于充满氮气的管式炉中高温热解。将炭化产物研磨至粉末状，用盐酸溶液洗至中性，再用蒸馏水和无水乙醇交替冲洗，烘干得到A，再将A与银盐和镱盐混合并震荡，将混合均匀的溶液烘干后放在充满氮气的管式炉中高温热解，用盐酸溶液冲洗后再用无水乙醇和去离子水交替洗涤去除杂质，最后经干燥即得改性生物炭。一方面本发明以农业废弃物菌渣为原料，原料来源广泛，制备过程简单、安全；另一方面，用银盐和镱盐改性的双金属改性生物炭对抗生素类药剂吸附的能力显著提升，达到以废制废的效果。

技术领域

本发明属于环保材料工程技术领域，具体涉及一种改性菌渣生物炭及其制备方法。

背景技术

生物炭(Biochar,BC)是生物质在限氧或者无氧条件下通过高温裂解产生的富含碳的固态物质。近年来，由于良好的表面特性和广泛的适应性，生物炭备受关注，已成为一种新型的无机和有机污染物吸附材料。生物炭可以利用作物残留物和废弃生物质等材料制备，具备来源丰富且易于收集等特点，拥有特殊的多孔结构和理化性质，在环境应用方面有很大的潜力。然而，由于生物炭在制备过程中原材料性质差异较大，表面官能团的种类有限，在不同种类污染物的吸附过程中受到了限制。为了提高生物炭对污染物的吸附性能，通过生物炭的改性，改变其物理结构或者表面性质来提高其对污染物的吸附性能。

抗生素作为一类广谱抗菌药物被大量而广泛应用于人类疾病治疗、水产养殖和家禽饲养等方面。有研究表明，抗生素类化合物在世界各地的土壤、水体及沉积物中不断被检出，已成为近20年来一直困扰人们的一类新兴环境污染物。目前去除抗生素的方法有吸附法、光解法、反渗透法、高级氧化法等。其中，吸附是一种经济高效的处理技术，这是由于吸附的材料来源广泛，且去除效率高的优势。目前，生物炭作为一种成本低廉的新型环境功能材料，现已成为吸附技术研究的热点。

农业废弃物的有效利用一直是重点发展的领域。食用菌的培养基质——菌渣是一类常见的农业废弃物，且绝大部分没有得到有效利用。相关调查显示，生产1kg食用菌将会产生5kg菌渣，至2018年中国菌渣的产量高达19210.2万吨。由于目前没有合理利用菌渣的方法，大量菌渣被直接丢弃或者直接燃烧。因此，科学处理这些数量巨大的食用菌菌渣，实现变废为宝是当前的研究重点，利用菌渣制备生物炭是一种可行的资源化处理方法。因此，现需利用菌渣研究一种对于抗生素具有良好吸附作用的吸附剂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种改性菌渣生物炭及其制备方法，以双金属改性菌渣制备生物炭，利用了稀土改性生物炭，得到一种孔隙结构丰富，吸附性良好的生物炭，解决了传统生物炭吸附性能较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改性菌渣生物炭的制备方法，是以银盐、镱盐和菌渣为原料，将原料混合均匀后，进行隔氧高温热解，即可得到所述改性生物炭。

进一步地，所述改性菌渣生物炭的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将菌渣清洗、烘干、粉碎，得到菌渣粉末；

(2)将菌渣粉末放于氢氧化钠溶液中浸泡，干燥后置于管式炉中，在氮气氛围中以10±1℃/min的速率加热到750～950℃保持1～5h，反应结束后在氮气保护下冷却至室温，得到炭化产物并将其用研钵研磨至粉末状；

(3)将步骤(2)得到的粉末用盐酸溶液洗至中性，再用蒸馏水和无水乙醇交替冲洗，烘干得到产物A；

(4)将步骤(3)得到的产物A和银盐、镱盐放入水中，震荡混合均匀后烘干，得到混合固体物；

(5)将步骤(4)所述混合固体物于氮气氛围下进行热解反应，以升温速率为10±1℃/min升温至500～700℃，并保持温度热解反应1～5h，反应结束后在氮气保护下冷却至室温，得到炭化粉末；