CN104667875B - 利用凹凸棒石和泔水油制备生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用凹凸棒石和泔水油制备生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的方法，首先利用凹凸棒石直接吸附泔水油，压滤后将吸附油脂的凹凸棒石在压力罐中绝氧炭化，最后经洗涤、烘干、过筛得负载生物炭的凹凸棒石纳米复合材料。本发明制备的生物炭/凹凸棒石纳米复合材料，不仅实现了泔水油的再利用，而且利用凹凸棒石和生物炭之间的协同效应，为水体净化、土壤改良和修复开辟了新途径。
Description
技术领域
本发明涉及纳米复合材料制备方法，具体涉及一种利用凹凸棒石和泔水油制备生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的方法。
背景技术
随着经济的飞速发展，受到重金属污染的地区越来越多，环境问题也日益突出，特别是铅、镉等常见的重金属元素，对水体和土地造成的污染尤为严重。在众多的水体净化和土壤修复材料中，近年来生物炭/黏土矿物复合材料受到了广泛关注。
研究表明，将有机物负载在凹凸棒石上经煅烧或水热合成后可进一步增加凹凸棒石的吸附性能和脱色性能。吴雪平等以凹凸棒石和葡萄糖为原材料，以硫酸亚铁铵为催化剂，采用水热法制备了凹凸棒石/炭纳米复合材料，发现负载43.7%炭的凹凸棒石/炭复合材料对苯酚的吸附率达到70%，相同条件下的凹凸棒石只有18% (Applied Clay Science,
2011, 52, 400-406.)。俞书宏等以凹凸棒石和葡萄糖为原料通过水热法制备了凹凸棒石/炭纳米复合材料，其对Cr(VI) 和Pb(II)的吸附容量分别高达177.74 和 263.83 mg/g (Langmuir, 2011, 27,
8998-9004.)。但这些方法多采用纯有机物负载后制备纳米复合材料，很少有人利用泔水油来制备。
餐饮废油又称泔水油。据报道，我国现有300 多万家大小餐馆，每年排放的泔水中含废油高达几百万吨。虽然各地习惯及处理措施不同，排放泔水含油浓度不一，但由于我国目前没有对城市餐饮泔水加以有效的开发利用，因而引发了污染环境、资源浪费、非法经营等一系列社会问题。
凹凸棒石是一种具有独特纳米纤维状结构的层链状含水富镁、铝硅酸盐黏土矿物。凹凸棒石特殊孔道、活性中心的存在，使其在在动植物油脂的脱色及其精炼方面得到广泛应用。吸附油脂后的凹凸棒石已经含有天然的碳源，将其水热法处理后即可原位制备负载生物炭的凹凸棒石纳米复合材料。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种利用凹凸棒石和泔水油制备生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的方法，吸附泔水油的凹凸棒石在压力罐中绝氧炭化，得到负载生物炭/凹凸棒石纳米复合材料，不仅实现了泔水油的再利用，而且利用凹凸棒石和生物炭之间的协同效应，为水体净化、土壤改良和修复开辟了新途径。
本发明的技术解决方案是：首先利用凹凸棒石直接吸附泔水油，压滤后将吸附油脂的凹凸棒石在压力罐中绝氧炭化，最后经洗涤、烘干、过筛得负载生物炭的凹凸棒石纳米复合材料。
其中，凹凸棒石的含水率＜8%，粒径＞200目。
其中，利用凹凸棒石直接吸附工业化分离市售的泔水油，吸附时间为4-24h，其固/液比为1: 10。
其中，压滤机压滤后凹凸棒石的含油率＜12%。
其中，压力罐处理温度为200-450 ºC，处理时间为24-72 h。
其中，炭化后采用乙醇溶剂洗涤，100-120 ºC烘干，过200目筛。
本发明具有以下优点：
（1）利用凹凸棒石直接吸附泔水油，经压力罐绝氧炭化处理，使其吸附的泔水油炭化，得到负载生物炭/凹凸棒石纳米复合材料，实现了泔水油的再利用。
（2）采用水热处理，既活化了凹凸棒石的微孔和介孔结构，又通过原位负载生物炭，显著提升了对重金属离子的吸附性能。
（3）该工艺简单，实现规模化生产生物炭/凹凸棒石纳米复合材料。
附图说明
图1中(a) 250ºC、(b) 300ºC、(c) 450 ºC炭化后生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的TEM照片；(d) 为300ºC炭化后局部放大的生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的TEM照片。
图2为生物炭/凹凸棒石纳米复合材料对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例 1 ：称取100kg凹凸棒石，直接浸入1000L泔水油中，吸附4h后压滤，然后转入高压釜中200 ºC处理24h，冷却后经乙醇洗涤，干燥后粉碎至200目，得到负载生物炭/凹凸棒石纳米复合材料。该复合材料对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附容量分别为28、38和105mg/g。
实施例 2 ：称取100kg凹凸棒石，直接浸入1000L泔水油中，吸附12h后压滤，然后转入高压釜中450 ºC处理72h，冷却后经乙醇洗涤，干燥后粉碎至200目，得到负载生物炭/凹凸棒石纳米复合材料。该复合材料对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附容量分别为25、36和98mg/g。
实施例 3 ：称取100kg凹凸棒石，直接浸入1000L泔水油中，吸附24h后压滤，然后转入高压釜中300 ºC处理36h，冷却后经乙醇洗涤，干燥后粉碎至200目，得到负载生物炭/凹凸棒石纳米复合材料。该复合材料对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附容量分别为30、41和112mg/g。
Claims (1)
1.利用凹凸棒石和泔水油制备生物炭/凹凸棒石纳米复合材料的方法，其特征是：首先利用凹凸棒石直接吸附泔水油，压滤后将吸附油脂的凹凸棒石在压力罐中绝氧炭化，最后经洗涤、烘干、过筛得负载生物炭的凹凸棒石纳米复合材料；凹凸棒石的含水率＜8%，粒径＞200目；利用凹凸棒石直接吸附已工业化分离市售的泔水油，吸附时间为4-24h，其固/液比为1: 10；压滤机压滤后凹凸棒石的含油率＜12%；压力罐处理温度200-450 ºC，处理时间24-72 h；炭化后采用乙醇洗涤，100-120 ºC烘干，过200目筛。
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