[发明专利]一种生物炭修复剂及其在海洋重金属污染中的应用

说明书

本发明公开了一种生物炭修复剂及其在海洋重金属污染中的应用，属于海洋污染治理领域。该生物炭修复剂制备方法具体包括：首先将香蕉皮烘干过筛制备成香蕉皮粉，然后加入丙舒硫胺，混合搅拌干燥后，放入马弗炉中进行热解，冷却取出后，用去离子水冲洗，干燥，得到生物炭修复剂。该方法制备的生物炭修复剂比表面积大，孔容也大幅提升，对海洋重金属、有机染料均具有优良的吸附性能。

技术领域

本发明属于海洋污染治理领域，具体涉及一种生物炭修复剂及其在海洋重金属污染中的应用。

背景技术

生物炭又称生物质炭，是指废弃生物质如农作物废弃物、城市垃圾以及动物粪便等在缺氧或微氧条件下，高温热解制备的一类富含碳素的高度芳香化固体产物，广义上来说属于黑炭的一种。据估算，国内生物质能源总量中，可用于开发利用部分相当于约七亿吨标准煤。随着农业、林业的发展，我国可利用的生物质资源也将逐步增多，未来将有非常大的开发、利用潜力。不同的生物质原料在不同的热解温度、热解技术和热解条件下，产生物理化学性质多样化的生物炭。由于生物炭的这些性质的异质性，生物炭在土壤改良、温室气体减排以及受污染环境修复方面都展现出巨大的应用潜力。有研究表明，生物炭具有发达的孔隙结构，表面含有大量的官能团和负电荷，对重金属离子有较强的吸附和固定能力，目前，生物炭已被应用于修复受污染的土壤和水。由于生物炭是一种粗犷的富碳材料，其所具有的物化性质较为复杂，难以有较突出的化学功能性质，在环境应用中受到了一定的局限性，需要进一步的改进。

因此，近年来研究者主要集中于通过改性处理生物炭，使其结构和表面特征发生改变，从而提高修复功能和改善环境友好效应，一般来说，改性处理后的生物炭材料能提高原生物炭的吸附能力及环境修复应用的潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物炭修复剂及其在海洋重金属污染中的应用。该方法通过丙舒硫胺改性生物炭修复剂，使生物炭修复剂的比表面积、孔容均增大，且对海洋重金属具有更优的吸附性能。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种生物炭修复剂的制备方法，包括以下步骤：

以香蕉皮粉为生物质，采用丙舒硫胺在氮气氛围下通过热解反应制备得到生物炭修复剂；其中，上述香蕉皮粉与丙舒硫胺的质量比为1:0.1-0.3。

具体的，上述生物炭修复剂的制备方法，包括：

将香蕉皮用去离子水清洗干净，烘干粉碎过筛后，制得香蕉皮粉备用；

将香蕉皮粉加入到20-30wt%的丙舒硫胺溶液中，混合搅拌，再置于烘箱中干燥；

然后放入马弗炉中在氮气氛围下进行热解，自然冷却至室温取出；

用去离子水反复清洗后置于烘箱中干燥，得到生物炭修复剂。

本发明提供一种生物炭修复剂的制备方法，该方法以香蕉皮为生物质原材料，并利用丙舒硫胺在氮气氛围下通过热解反应对其进行改性，在生物炭修复剂中引入活性基团，增加了生物炭修复剂的比表面积、孔容，可能是生物炭修复剂制备过程中丙舒硫胺的加入，对生物炭的结构产生有益的影响，改变其孔径结构，进而改善其吸附性能；同时生物炭修复剂中的羟基、氨基、碳氧双键等均得到了提升，氢键作用力和静电吸引作用增强，进一步提升了生物炭修复剂对海洋重金属的吸附效果，尤其对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺的吸附能力显著增强。

根据本发明的实施方式，混合搅拌条件为：搅拌速度150-200r/min，时间4-5h。

根据本发明的实施方式，混合搅拌后干燥条件为：温度105-110℃，时间10-12h。

根据本发明的实施方式，氮气的通量为20-50mL/min。