[发明专利]一种用于吸附苯酚的碱改性荷梗生物炭及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种改性荷梗生物炭的制备方法及其应用，具体涉及一种碱改性荷梗生物炭的制备方法及其应用。制备方法包括以下步骤：清洗干燥、粉碎研磨、热解炭化、高温活化、清洗干燥、碱性浸渍、清洗干燥。按照上述制备方法制备得到的碱改性荷梗生物炭的比表面积能达到2600m²/g，碱改性荷梗生物炭的得率大于25％，碱改性荷梗生物炭对苯酚的吸附值能达到335.31mg/g。能够广泛应用于吸附石化工业、造纸业、电镀业、印染业、农医药等工业废水中的苯酚类化合物以及苯酚的意外泄露应急吸附。

技术领域

本发明涉及生物炭技术领域，尤其涉及一种用于吸附苯酚的碱改性荷梗生物炭及其制备方法与应用。

背景技术

生物炭是生物质在进行限氧热解后的产物，已被广泛用于土壤修复与吸附领域。制备生物炭最常见的是价格低廉的植物秸秆、椰壳、可可壳、核桃壳、甘蔗壳、木屑等原料。继而又发展了动物残骸及粪便、城市垃圾、污泥等作为制备生物炭的原料。

我国南方水泽分布广泛，许多水泽中生长有荷。人们除夏季采摘莲蓬，冬季挖藕后，对于荷梗往往是弃置于水中，等待荷梗自然腐烂，资源被浪费。而荷梗的主要成分为纤维素，且富含通孔结构，十分有利于生物炭的微孔形成，是一种优秀的碱改性荷梗生物炭原材料。

苯酚作为现代工业生产制造中最常用最基本的化工原料，在石化工业、造纸业、电镀业、印染业、农医药等工业中作为原料或中间产物有着广泛应用。一方面，含酚废水排放前必须进行处理以去除苯酚；另一方面，苯酚运输意外泄漏事故突发，危害泄漏源居民用水安全。因此需要高效的吸附剂吸附苯酚，常见的吸附剂有蒙脱石、壳聚糖和生物炭等。然而蒙脱石主要用阳离子的相关吸附，对苯酚吸附能力较差；壳聚糖存在酸性条件下不稳定、易溶解的缺陷，而苯酚的溶液环境却是多种多样。生物炭作为原材料环保低廉，吸附效果优秀的吸附剂，能很好的应用于吸附苯酚。而原材料又决定了生物炭的吸附相关性质。对比于动物粪便与遗骸生物炭或污泥生物炭，植物型生物炭的比表面积可能更高，其内部孔隙结构也相对更加发达，对苯酚吸附效果更好。荷梗原材料较其它植物型原材料，富含孔道结构，可以使制备的荷梗生物炭较其它原材料具有更好的孔道结构，因此可以选用荷梗制备碱改性生物炭。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于吸附苯酚的碱改性荷梗生物炭的制备方法，荷梗原材料来源广泛，再利用价值高，且富含通孔结构，利于生物炭表面的微孔形成，工艺方法简单高效。

本发明的目的之二是提供一种用于吸附苯酚的碱改性荷梗生物炭，制备的荷梗生物炭比表面积高，对苯酚的吸附效果好。

本发明的目的之三是提供一种用于吸附苯酚的碱改性荷梗生物炭的应用，可广泛运用于工业废水中的苯酚或苯酚类化合物的吸附和苯酚的应急吸附。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种用于吸附苯酚的碱改性荷梗生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将荷梗在超纯水中浸泡，清洗并过滤杂质，然后干燥至恒重，研磨过筛，得到荷梗渣；

(2)将步骤(1)中得到的荷梗渣在氮气限氧气氛下炭化，然后自然冷却至室温，得到荷梗生物炭；

(3)将步骤(2)中得到的荷梗生物炭与碱活化剂混合均匀，然后在氮气气氛下活化，得到活化后的荷梗生物炭；

(4)将步骤(3)中得到的活化后的荷梗生物炭用稀盐酸溶液反复酸洗，酸洗后继续用超纯水水洗至pH为中性，干燥至恒重后加入碱性溶液中，水浴恒温震荡浸渍，得到浸渍后的荷梗生物炭；

(5)将步骤(4)中得到的浸渍后的荷梗生物炭采用稀盐酸溶液反复酸洗，酸洗后继续用超纯水洗至pH为中性，然后干燥至恒重，得到碱改性荷梗生物炭。