[发明专利]一种利用废弃生物质制备氮掺杂多孔生物炭的方法及其应用

摘要

本发明公开了一种利用废弃生物质制备氮掺杂多孔生物炭的方法及其应用。以来源广泛的山竹皮、柠檬皮、西瓜皮、香蕉皮等生物质为原料，通过模板法和水热法制备出的材料能高效脱除水中重金属。包括以下步骤：1）将果皮洗净烘干粉碎，依次加入溶有氮源的水溶液和溶有模板剂的乙醇溶液，超声后搅拌；2）将溶液转移至水热反应釜中加热至140℃保持6 h，取出后冷却并真空干燥；3）将固体研磨成粉，再在氮气氛围下以2~10℃/min的升温速率升温至400~700℃保持2 h，随后冷却至室温；4）将样品用乙醇和水分别清洗3次，真空干燥，得到高吸附性能的氮掺杂生物炭材料。该材料制备周期短，过程简便，用于吸附水中的铅(Pb[II])、铜(Cu[II])、铬(Cr[VI])、镉(Cd[II])等重金属，吸附效率高，可重复使用。

主权项

1.一种利用废弃生物质制备高重金属吸附性能的氮掺杂多孔生物炭材料的方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）先将果皮（如山竹皮、柠檬皮、西瓜皮、香蕉皮、榴莲壳、花生壳、荔枝核和甘蔗渣）烘干，再用破碎机和球磨机研磨成粉末后称取1 g粉末，依次加入10 mL溶有氮源（尿素或乙二胺）的水溶液，5 mL溶有聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)或溴化十六烷基三甲铵(CTAB)模板剂（0.02~0.05 g）的乙醇溶液，超声1 h后搅拌12 h；（2）将步骤（1）的溶液转移至水热反应釜中进行水热处理并保持一定时间，取出后冷却至室温并将混合物在真空干燥箱内干燥；（3）将步骤（2）的固体冷却至室温，研磨成粉末，再在氮气氛围下以一定的的升温速率升温至400~700℃，保持2 h，随后冷却至室温；（4）将样品研磨成粉末，再用乙醇和水分别清洗3次，然后真空干燥，得到高吸附性能的氮掺杂生物炭材料。