CN107213872B - 一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法 - Google Patents

一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将农林剩余物原料置于烘干机中烘干，将烘干后的农林剩余物转移至粉碎机进行粉碎、过筛，即得到农林剩余物粉；S2：将农林剩余物粉、氯化钙和碳酸钠置于水中，室温搅拌，待混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在180～240℃条件下反应6～24小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后取滤渣烘干即得成品。本发明工艺简单、原料成本低、吸附量大，制得的吸附材料可以应用于铜离子的吸附治理，并具有良好的处理效果，不仅实现了农林剩余物资源的回收利用，并且得到了廉价、高效的新型吸附剂，促进环保事业的发展。

Description

一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备 方法
技术领域
本发明属于生物质炭吸附材料制备以及环境污染治理领域，特别涉及一种以农林剩余物为主要材料进行水热炭化制备生物质吸附材料的生产方法，具体是一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着工业农业的发展，各种工业（如冶炼、电镀、采矿等）废水和固体废弃物的渗出液直接排入水体，致使水体中重金属含量越来越高。由于重金属元素具有难降解、易积累、毒性大等特点，还能被植物富集吸收进入食物链，从而危害人、畜、鸟等各种生命的健康。铜是一种广泛存在于水环境中的重金属，虽然浓度不高，但当铜在生物体内积累到一定数量后，就会出现受害症状，生理受阻、发育停滞，甚至死亡，受到环境科学界的广泛关注。
水热炭化技术是一种新型的生物质炭化技术，与传统热裂解炭化技术相比，水热炭化技术具有不受物料含水率的限制，制备条件温和、设备处理简单、操作方便、应用规模可调节性强等优点。以农林剩余物为原料，采用水热炭化技术制备的水热生物质炭表面含有丰富的有机官能团，对重金属离子具有较高的吸附容量，但对重金属吸附容量有待进一步提高。因此，寻求制备工艺简单、环境友好的的高效重金属吸附水热生物质炭具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法。
一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将农林剩余物原料置于烘干机中烘干1～3h，待水分降至5%以下，再将烘干后的农林剩余物转移至粉碎机进行粉碎、过筛，即得到农林剩余物粉；
S2：将农林剩余物粉、氯化钙和碳酸钠置于水中，室温搅拌，待混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在180～240℃条件下反应6～24小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后取滤渣烘干即得到碳酸钙负载的水热生物质炭。
优选的，所述农林剩余物粉、氯化钙、碳酸钠和水的重量份比为40：2～10：2～10：150～250。
优选的，所述农林剩余物粉、氯化钙、碳酸钠和水的重量份比为40：5：5：200。
优选的，所述农林剩余物为竹屑和麻杆中的任意一种。
优选的，所述农林剩余物粉为通过60目筛网且不过80目筛网的粉末。
优选的，所述S2步骤中的搅拌速度为200～400r/min。
优选的，所述S2步骤中的烘干温度为90～110℃，烘干时间由水热生物质炭中的水分的决定，当水分低于2%即可停止烘干。
本发明采用氯化钙、碳酸钠和农林剩余物粉水热炭化制备碳酸钙负载的水热生物质炭对铜离子的吸附能力明显提高，对铜离子的吸附容量可以达到120 mg/g以上，而对应的不加氯化钙和碳酸钠制备的水热生物质炭对铜离子的饱和吸附容量仅为14 mg/g，将作为农林剩余物、环境污染物改性成吸附率高的水热生物质炭吸附材料，对重金属离子具有良好的吸附性能，有利于应用到工业废水的处理等领域，且变废为宝，极大地提高了农林废弃物的附加值。
附图说明
图1为本发明实施例一制得的碳酸钙负载的水热生物质炭对铜离子的等温吸附线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一～八的原料按照下表中数值以重量份为单位进行配比：
实施例一按照上表中农林剩余物、氯化钙、碳酸钠和水的重量份进行称取，并按以下步骤进行制备：
S1：将木屑置于烘干机中烘干，待水分降至5%以下，再将烘干后的木屑转移至粉碎机进行粉碎、并过筛，取能通过60目筛网且不过80目筛网的粉末即为木粉；
S2：将木粉、氯化钙和碳酸钠置于水中，室温下以200～400r/min的速度搅拌，待混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在200℃条件下反应24小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后取滤渣于100℃烘干至水分低于2%即可停止烘干，即为碳酸钙负载的水热生物质炭。
实施例二～八中的农林剩余物、氯化钙 、碳酸钠和水按照上述表格重的重量份进行称取，且制备方法与实施例一相同。
对实施例一～八制备的碳酸钙负载的水热生物质炭进行铜离子吸附实验，实验结果显示实施例一的吸附效果最佳。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将农林剩余物原料置于烘干机中烘干1～3h，待水分降至5％以下，再将烘干后的农林剩余物转移至粉碎机进行粉碎、过筛，即得到农林剩余物粉；
S2：将农林剩余物粉、氯化钙和碳酸钠置于水中，室温搅拌，待混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在180～240℃条件下反应6～24小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后取滤渣烘干即得到碳酸钙负载的水热生物质炭；
所述农林剩余物粉、氯化钙、碳酸钠和水的重量份比为40：2～10：2～10：150～250。
2.根据权利要求1所述的一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，其特征在于，所述农林剩余物粉、氯化钙、碳酸钠和水的重量份比为40：5：5：200。
3.根据权利要求1所述的一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，其特征在于，所述农林剩余物为竹屑和麻杆中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，其特征在于，所述农林剩余物粉为通过60目筛网且不过80目筛网的粉末。
5.根据权利要求1所述的一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中的搅拌速度为200～400r/min。
6.根据权利要求1所述的一种高效吸附铜离子负载碳酸钙的水热生物质炭材料的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中的烘干温度为90～110℃，烘干时间由水热生物质炭中的水分的决定，当水分低于2％即可停止烘干。
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