[发明专利]一种高吸附容量的生物碳制备方法、生物碳及用途

说明书

本发明提供一种高吸附容量的生物碳制备方法、生物碳及用途，涉及新材料技术，包括：取玉米秸秆干燥，之后粉碎成玉米秸秆粉；将玉米秸秆粉、碳酸氢钾和尿素按预设重量比例研磨混合，得到混合粉末；将混合粉末在氮气环境下，升温到300～900℃并保持1～4h，随后降温至室温；将混合粉末倒入盐酸中搅拌，之后水洗至出水中性；干燥并冷却，得到生物碳。本发明对玉米秸秆采用混合尿素与碳酸氢钾一次绝氧烧灼成型，相比于传统的分步骤逐步烧成效率更高，同时能进一步提高材料的性能，以达成本材料所具有的非常高的吸附容量。

技术领域

本发明涉及新材料技术，尤其涉及一种高吸附容量的生物碳制备方法、生物碳及用途。

背景技术

水污染问题是目前我国面临的一大主要环境挑战，其中因化学行业迅猛发展，工业废水的排放量逐年增加，而工业废水的有毒有害物质较多，对水体环境的破坏非常严重。其中，印染和染料行业所产生的废水极为典型。数据显示，我国近年来染料产量超过七十万吨，而纺织印染行业每年使用一万吨以上的染料，并有5～10％的染料被直接排放。染料污染的处理方式通常包括电化学法、生物降解法、吸附法等，其中以吸附法应用最为广泛。吸附法在处理染料污染中最为常见，具有操作简便、能耗较低、处理范围广、无二次污染等诸多优势。研发出更为易得、高效、廉价的吸附剂对于染料污染的处理具有非常重要的意义。

生物碳，即利用生物质经过多种方式进行碳化/活化而得到的碳材料，因为利用了生产过程中剩余的生物质(例如，秸秆等)，进一步增加了生物质的利用率，同时生产成本通常较低，对环境较为友好，简单易得，故而在吸附染料污染领域受到了关注。然而，传统的生物碳通常以微孔较多为主，故而只能对小分子污染物有较强的吸附能力，对于吸附染料因分子相对较大，性能会显著下降，吸附效果变差，去除率和容量都明显降低。目前的研究表明，可以通过采用适当的添加剂对生物碳进行改性，使得活化过程中可以进一步的调节生物碳材料为介孔材料，并在材料表面添加活性位点，从而极大地提升生物碳的吸附能力。但目前，很多制备改性生物碳的方法具有操作较为复杂、步骤较多，最终产物性能不佳等问题。

因此，迫切的需要找到一种更为简易的制备改性生物碳的方法，得到一种性能更为优良的生物碳材料。

发明内容

本发明实施例提供一种高吸附容量的生物碳制备方法、生物碳及用途，提高吸附容量和制备效率。

本发明实施例的第一方面，提供一种高吸附容量的生物碳制备方法，包括：

取玉米秸秆干燥，之后粉碎成玉米秸秆粉；

将玉米秸秆粉、碳酸氢钾和尿素按预设重量比例研磨混合，得到混合粉末；

将混合粉末在氮气环境下，升温到300～900℃并保持1～4h，随后降温至室温；

将混合粉末倒入盐酸中搅拌，之后水洗至出水中性；

干燥并冷却，得到生物碳。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，将玉米秸秆干燥，之后粉碎成玉米秸秆粉，包括：

取晒干的玉米秸秆，将其在60℃烘箱内干燥24h；

使用球磨机将玉米秸秆磨成粉状，并过150目筛，得到的玉米秸秆粉；

将得到的玉米秸秆粉再次放入60℃烘箱内干燥24h。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，将玉米秸秆粉、碳酸氢钾和尿素按预设重量比例研磨混合，包括：

称取2g干燥的玉米秸秆粉、4g的碳酸氢钾和2g的尿素，将三者加入玛瑙研钵中，研磨混合30min；

其中，碳酸氢钾和尿素的质量比为1∶2～2∶1。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，将混合粉末在氮气环境下，升温到300～900℃并保持1～4h，随后降温至室温，包括：