CN110624503A - 一种淀粉改性的生物炭及其制备方法与应用 - Google Patents
一种淀粉改性的生物炭及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110624503A CN110624503A CN201910876451.4A CN201910876451A CN110624503A CN 110624503 A CN110624503 A CN 110624503A CN 201910876451 A CN201910876451 A CN 201910876451A CN 110624503 A CN110624503 A CN 110624503A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biochar
- soluble starch
- starch
- modified biochar
- biomass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims abstract description 88
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 88
- 239000008107 starch Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 38
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 38
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 3
- 240000003433 Miscanthus floridulus Species 0.000 claims description 2
- 241000219000 Populus Species 0.000 claims description 2
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 37
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012773 agricultural material Substances 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- VILAVOFMIJHSJA-UHFFFAOYSA-N dicarbon monoxide Chemical compound [C]=C=O VILAVOFMIJHSJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100001234 toxic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供一种淀粉改性的生物炭，所述生物炭是由生物质与可溶性淀粉按1:1‑6的质量比混合而成。同时，本发明还公开了该可溶性淀粉改性生物炭的制备方法。本发明通过将可溶性淀粉与生物炭混合后热解形成丰富的孔隙结构，提升了生物炭比表面积与微孔孔容，降低了平均孔径。大幅增加的比表面积有利于增加Cr(VI)或As(III)的吸附位点，提高吸附效率。24h后可溶性淀粉改性生物炭对pH 3的Cr(VI)溶液的去除率达到10.00％‑57.07％，对pH 9的As(III)溶液的去除率达到27.63％‑62.75％。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种对Cr(VI)和As(III)具有较高去除能力的可溶性淀粉改性生物炭及其制备方法与应用。
背景技术
目前，治理水溶液中铬砷污染的方法主要有以下三种，分别为化学沉淀、物理吸附、生物处理。化学沉淀主要有铁盐絮凝法(电凝法)与铁离子交换法。电凝法的优势是初期去除效率高，且去除过程环保，不会带来二次污染。但同时，其运行需要消耗大量的能量，且随着时间的推移，会带来严重的电极腐蚀与钝化问题，阻碍除砷的速度与效率。铁离子交换法主要以树脂为固相与水中砷离子进行交换，反应充分，但同时受水中的碳酸根、碳酸氢根、硫酸根等离子影响较大。膜分离法对设备与工艺要求较高，不适用于大规模工业处理。生物处理主要通过植物修复与微生物修复(活性污泥法)进行。活性污泥法优势在于其能一次性处理大量的含砷污染物，但由于高浓度的砷对微生物有毒性，只能进行低浓度处理。
物理吸附主要采用吸附剂对铬砷进行处理，目前主要有生物吸附剂、纳米吸附剂、膜分离法三类。不同于其他吸附剂，利用生物炭处理砷具有成本低、无二次污染等特点。生物质材料容易从农业材料中获取，工艺简单，投入产出比高，可广泛用于维持可持续发展与降低重金属的毒性。同时，生物炭对重金属的去除效率受多种因素影响，如生物质原料、热解温度、有毒污染物、周围环境相互作用等。为达到更高的吸附效率，实验主要以改性生物炭为主，通过添加矿物质、还原剂、有机官能团、纳米粒子和以碱液为基质活化等方法，努力增加它的表面积、孔隙度、pHPZC和官能团，以达到增加吸附能力的目的。
常见的生物炭改性试剂包括NaOH、KOH、ZnCl2、H3PO4等试剂，这些化学试剂本身存在一定的毒性，用来改性生物炭后会带来二次污染。其中可溶性淀粉无毒无害、原料易得、价廉物美，目前主要用作零价铁的载体保证其分散能力，但在生物炭改性和重金属污染物处理方面的研究较少。
通过对国内外有关可溶性淀粉改性生物炭的相关文献及专利的查阅，结果表明，在本发明之前，还未有利用可溶性淀粉对生物炭进行改性并对铬砷进行去除的报道。基于以上现状，本技术领域亟待开发可溶性淀粉改性生物炭的制备方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供成一种成本低、吸附性能好的可溶性淀粉改性生物炭，并利用该可溶性淀粉改性生物炭去除污水中的Cr(VI)和As(III)。
本发明的第一个目的在于提供一种淀粉改性的生物炭，所述生物炭是由生物质与可溶性淀粉按1:1-6的质量比混合而成。
优选地，所述生物质与可溶性淀粉的质量比为生物质:可溶性淀粉＝1:4或1:6。
优选地，所述生物质为水稻秸秆、芒草或杨树叶中的一种或其组合。
本发明的第二个目的在于提供一种淀粉改性的生物炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)将生物质粉碎，得到粉碎后的原料；
(2)将粉碎后的生物质与可溶性淀粉按照质量比混合，充分混匀，得到与可溶性淀粉混合的原料；
(3)将所述混合后的原料放入烘箱中干燥，得到干燥的原料；
(4)将所述干燥的原料放入铁罐中，在马弗炉中加热后，冷却后取出，得到可溶性淀粉改性生物炭。
优选地，所述步骤(1)中粉碎后的生物质与可溶性淀粉的质量比为生物质:可溶性淀粉＝1:1～6。
优选地，所述步骤(1)中粉碎后的生物质与可溶性淀粉的质量比为生物质:可溶性淀粉＝1:4或1:6。
优选地，所述步骤(3)中烘箱干燥温度为105℃，时间为6h。
优选地，所述步骤(4)中在马弗炉中加热的参数为：以10℃·min-1的速率加热至600℃后保持2h。
本发明的第三个目的在于提供如上所述淀粉改性的生物炭在去除污水中的Cr(VI)或As(III)中的应用。
优选地，所述应用方法是将本发明制备的由淀粉改性的生物炭分别加入到pH 3的Cr(VI)溶液或pH 9的As(III)溶液中吸附Cr(VI)或As(III)。
本发明的有益效果：本发明通过将可溶性淀粉与生物炭混合后热解形成丰富的孔隙结构，提升了生物炭比表面积与微孔孔容，降低了平均孔径。大幅增加的比表面积有利于增加Cr(VI)或As(III)的吸附位点，提高吸附效率。24h后可溶性淀粉改性生物炭对pH 3的Cr(VI)溶液的去除率达到10.00％-57.07％，对pH 9的As(III)溶液的去除率达到27.63％-62.75％。
附图说明
图1为不同生物炭的电子扫描显微镜图(BC表示未添加可溶性淀粉的水稻秸秆生物炭；S1表示由可溶性淀粉和水稻秸秆按1:1的质量比混合制成的可溶性淀粉的水稻秸秆生物炭；S4表示由可溶性淀粉和水稻秸秆按1:4的质量比混合制成的可溶性淀粉的水稻秸秆生物炭；S6表示由可溶性淀粉和水稻秸秆按1:6的质量比混合制成的可溶性淀粉的水稻秸秆生物炭)。
图2为不同生物炭的X射线衍射图谱。
图3为不同生物炭的13C-核磁共振图谱。
图4为pH 3条件下不同生物炭对Cr(VI)离子的去除效率图。
图5为pH 9条件下不同生物炭对As(III)离子的去除效率图。
具体实施方式
为了更加简洁明了的展示本发明的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例及其附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例的可溶性淀粉改性生物炭材料是由可溶性淀粉和水稻秸秆按1:1的质量比混合制成。
本实施例可溶性淀粉改性生物炭材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水稻秸秆粉碎至100目，得到粉碎后的原料；
(2)将粉碎后的水稻秸秆与可溶性淀粉按照质量比1：1混合，充分混匀24h，得到与可溶性淀粉混合的原料；
(3)将所述混合后的原料放入105℃烘箱中干燥6h，得到干燥的原料；
(4)将所述干燥的原料放入不锈钢铁罐(直径6cm，高10cm)中，在马弗炉中以10℃·min-1的速率加热至600℃后保持2h，冷却后取出，得到可溶性淀粉改性水稻秸秆。
实施例2
本实施例与实施例1的唯一区别在于可溶性淀粉和水稻秸秆按1:4的质量比混合制成。
实施例3
本实施例与实施例1的唯一区别在于可溶性淀粉和水稻秸秆按1:6的质量比混合制成。
对比例1
对比例1与实施例1的唯一区别在于未添加可溶性淀粉。
实施例4
将实施例1～3制备的可溶性淀粉改性水稻秸秆与对比例1制备的水稻秸秆生物炭进行电子扫描，结果如图1(BC)所示，在600℃的高温处理下，水稻秸秆生物炭表面粗糙，孔隙结构不明显。如图1(S1、S4和S6)所示，经过淀粉改性后的水稻秸秆生物炭表面具有丰富的孔隙结构，形成了大小不同的孔。同时，可溶性淀粉含量较高的水稻秸秆生物炭样品(S4和S6所示)表面变得光滑。
实施例5
将实施例1～3制备的可溶性淀粉改性水稻秸秆与对比例1制备的水稻秸秆生物炭进行孔径分布检测，结果如表1所示：
表1：孔径分布检测结果
由表1可以看出，未加入淀粉改性的生物炭(BC)比表面积为66.31m2g-1，平均孔径为58.36nm，微孔和介孔较少。添加可溶性淀粉改性后，生物炭(S1、S4、S6)比表面积与微孔孔容均有大幅提升，而平均孔径则开始下降。当水稻秸秆生物炭与淀粉含量的质量比为1:4与1:6时，比表面积分别为224.27m2g-1与207.54m2g-1，相比于改性前的水稻秸秆生物炭提高3倍以上，且二者的微孔孔率分别达到64.30％与67.27％，与改性前生物炭微孔孔率(4.89％)相比提高10倍以上，表明此时改性生物炭材料是一种微孔材料。因此，可溶性淀粉的添加，使生物炭具有很好的活化效果，比表面积大幅增加，有利于Cr(VI)或As(III)吸附位点增加，提高吸附效率。
实施例6
将实施例1～3制备的可溶性淀粉改性水稻秸秆与对比例1制备的水稻秸秆生物炭进行组分检测，结果如表2所示：
表2：组分检测结果
由表2可以看出，在加入可溶性淀粉处理生物炭后，随着淀粉含量的增加，生物炭的pH逐渐降低。未改性生物炭的pH 11.14，碱性较强。生物炭中C含量逐渐增加，N含量逐渐减少，C/N比例增加，表明可溶性淀粉的添加提高了生物炭的碳化程度。随着淀粉含量的增加，C/O值较未改性生物炭逐渐增加，表明含氧官能团含量逐渐降低，生物炭的氧化程度降低。同时，H含量和C/H比例增加，表明生物炭中主要以芳香族为主，而脂肪类官能团含量减少。C/(O+N)的数值可用于表征生物炭的极性。随着可溶性淀粉含量的增加，C/(O+N)数值逐渐增加，表明生物炭极性降低。生物炭的灰分主要包括SiO2、Al2O3、CaO等无机物质，其中600℃水稻秸秆生物炭(BC)的灰分含量为31.12％。而添加可溶性淀粉的水稻秸秆生物炭(S1、S4、S6)的灰分含量分别为23.88％、11.89％、10.14％，并随着可溶性淀粉含量的增加灰分含量逐渐降低。
实施例7
将实施例1～3制备的可溶性淀粉改性水稻秸秆与对比例1制备的水稻秸秆生物炭进行X射线衍射，结果如图2所示，在2θ＝29.4°处出现了较强的CaCO3晶体的特征峰，表明水稻秸秆在高温裂解制备生物炭的过程中产生了CaCO3。同时，与添加可溶性淀粉改性的生物炭样品相比，未改性的生物炭样品(BC)特征峰更高，而添加可溶性淀粉改性后的生物炭(S1、S4、S6)中碳酸钙含量较低，推测可溶性淀粉的添加抑制了碳酸钙的形成。
实施例8
将实施例1～3制备的可溶性淀粉改性水稻秸秆与对比例1制备的水稻秸秆生物炭进行13C-核磁共振，结果如图3所示，四个生物炭样品均在表征图谱中出现三个特征峰。其中化学位移在113-114ppm的特征峰最强，代表芳香碳。另外两个特征峰分别出现在化学位移为9-14ppm处与214-217ppm处，分别代表烷基碳与羰基碳。其中，9-14ppm左右的峰是甲基碳。烷基碳主要来源于脂肪族烷烃、脂肪酸和蜡。烷基碳代表木质素中的甲氧基碳、烷基氨基碳、碳水化合物中的含氧碳和纤维素中的去氧碳。
实施例9
将实施例1～3制备的可溶性淀粉改性水稻秸秆生物炭与对比例1制备的水稻秸秆生物炭进行吸附Cr(VI)和As(III)效果检测，结果如图4、5所示。由图4可以看出，BC对Cr(VI)离子的去除效率为5.95％，S1、S4和S6对Cr(VI)离子的去除效率分别为10.00％、58.525％、47.14％，可溶性淀粉改性后的生物炭对Cr(VI)的去除效率显著提高。由图5可以看出，BC对As(III)离子的去除效率为20.78％，S1、S4和S6对As(III)离子的去除效率分别为27.63％、56.54％、62.75％，可溶性淀粉改性后的生物炭对As(III)的去除效率显著提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种淀粉改性的生物炭，其特征在于，所述生物炭是由生物质与可溶性淀粉按1:1-6的质量比混合而成。
2.如权利要求1所述的淀粉改性的生物炭，其特征在于，所述生物质与可溶性淀粉的质量比为生物质:可溶性淀粉＝1:4或1:6。
3.如权利要求1或2所述的淀粉改性的生物炭，其特征在于，所述生物质为水稻秸秆、芒草或杨树叶中的一种或其组合。
4.一种淀粉改性的生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生物质粉碎，得到粉碎后的原料；
(2)将粉碎后的生物质与可溶性淀粉按照质量比混合，充分混匀，得到与可溶性淀粉混合的原料；
(3)将所述混合后的原料放入烘箱中干燥，得到干燥的原料；
(4)将所述干燥的原料放入铁罐中，在马弗炉中加热后，冷却后取出，得到可溶性淀粉改性生物炭。
5.如权利要求4所述的淀粉改性的生物炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粉碎后的生物质与可溶性淀粉的质量比为生物质:可溶性淀粉＝1:1～6。
6.如权利要求5所述的淀粉改性的生物炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粉碎后的生物质与可溶性淀粉的质量比为生物质:可溶性淀粉＝1:4或1:6。
7.如权利要求4所述的淀粉改性的生物炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中烘箱干燥温度为105℃，时间为6h。
8.如权利要求4所述的淀粉改性的生物炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中在马弗炉中加热的参数为：以10℃·min-1的速率加热至600℃后保持2h。
9.如权利要求1～3任一项所述的淀粉改性的生物炭在去除污水中的Cr(VI)或As(III)中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，是将如权利要求1所述的淀粉改性的生物炭分别加入到pH 3的Cr(VI)溶液或pH 9的As(III)溶液中吸附Cr(VI)或As(III)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910876451.4A CN110624503A (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 一种淀粉改性的生物炭及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910876451.4A CN110624503A (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 一种淀粉改性的生物炭及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110624503A true CN110624503A (zh) | 2019-12-31 |
Family
ID=68972726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910876451.4A Pending CN110624503A (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 一种淀粉改性的生物炭及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110624503A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111871372A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-03 | 广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心） | 一种用于同时吸附水体中无机砷和有机砷的铁锰氧化物/淀粉/生物炭复合材料的制备方法 |
| CN111875230A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-03 | 中国计量大学 | 全生物质絮凝剂及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0805413A2 (pt) * | 2008-12-30 | 2011-02-15 | Symbiosis Serv De Intermediacao De Patentes De Solucoes Ambientais Ltda | processo de desnitrificação biológica por digestão anaeróbia em um sistema de remoção de contaminantes dissolvidos e/ou suspensos em águas naturais ou residuais |
| CN103432999A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-11 | 太仓碧奇新材料研发有限公司 | 一种稻秸秆基铬离子吸附材料的制备方法 |
| CN105126754A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-09 | 上海大学 | 一种利用玉米秸秆制备的生物炭去除水体中铬的方法 |
| CN106732352A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 广州大学 | 一种多孔生物炭及其合成方法与应用 |
| CN107915215A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-04-17 | 华北电力大学 | 一种生物炭的制备方法及其应用 |
| CN108339534A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-07-31 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种改性生物炭基复合材料的制备方法 |
| CN108993429A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-14 | 青岛大学 | 一种染料及印染废水处理用吸附剂及其制备方法 |
| CN109012589A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-18 | 中山大学 | 一种选择性吸附Cr(VI)的尿素改性生物炭及其制备方法和应用方法 |
| CN110143661A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-20 | 华中科技大学 | 一种用生物炭去除富钙高砷地下水中砷的方法 |
-
2019
- 2019-09-17 CN CN201910876451.4A patent/CN110624503A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0805413A2 (pt) * | 2008-12-30 | 2011-02-15 | Symbiosis Serv De Intermediacao De Patentes De Solucoes Ambientais Ltda | processo de desnitrificação biológica por digestão anaeróbia em um sistema de remoção de contaminantes dissolvidos e/ou suspensos em águas naturais ou residuais |
| CN103432999A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-11 | 太仓碧奇新材料研发有限公司 | 一种稻秸秆基铬离子吸附材料的制备方法 |
| CN105126754A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-09 | 上海大学 | 一种利用玉米秸秆制备的生物炭去除水体中铬的方法 |
| CN106732352A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 广州大学 | 一种多孔生物炭及其合成方法与应用 |
| CN107915215A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-04-17 | 华北电力大学 | 一种生物炭的制备方法及其应用 |
| CN108339534A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-07-31 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种改性生物炭基复合材料的制备方法 |
| CN108993429A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-14 | 青岛大学 | 一种染料及印染废水处理用吸附剂及其制备方法 |
| CN109012589A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-18 | 中山大学 | 一种选择性吸附Cr(VI)的尿素改性生物炭及其制备方法和应用方法 |
| CN110143661A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-20 | 华中科技大学 | 一种用生物炭去除富钙高砷地下水中砷的方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 乔玉辉等: "《设施农田土壤重金属污染控制原理与技术》", 31 October 2016, 中国农业大学出版社 * |
| 刘雪梅等: "氯化锌造孔甘蔗渣制备的生物炭对废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究"", 《应用化工》 * |
| 杜连启: "《甘薯综合加工技术》", 28 February 2014, 中国轻工业出版社 * |
| 罗民华: "《多孔陶瓷实用技术》", 31 March 2006, 中国建材工业出版社 * |
| 邓天天: "《山阴地区地下含水层中砷的原位修复技术与应用》", 30 June 2018, 黄河水利出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111871372A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-03 | 广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心） | 一种用于同时吸附水体中无机砷和有机砷的铁锰氧化物/淀粉/生物炭复合材料的制备方法 |
| CN111871372B (zh) * | 2020-07-16 | 2022-07-08 | 广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心） | 一种用于同时吸附水体中无机砷和有机砷的铁锰氧化物/淀粉/生物炭复合材料的制备方法 |
| CN111875230A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-03 | 中国计量大学 | 全生物质絮凝剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Sludge-based biochar activation to enhance Pb (II) adsorption | |
| Zhang et al. | Removal of ammonia nitrogen and phosphorus by biochar prepared from sludge residue after rusty scrap iron and reduced iron powder enhanced fermentation | |
| CN110813239A (zh) | 一种生物炭负载镧掺杂铁氧化物的制备方法 | |
| Zare et al. | Dried activated sludge as an appropriate biosorbent for removal of copper (II) ions | |
| CN108079949B (zh) | 利用磁性猪粪生物炭去除水体中铅的方法 | |
| Wei et al. | Removal of organic contaminant by municipal sewage sludge-derived hydrochar: kinetics, thermodynamics and mechanisms | |
| CN111871370A (zh) | 一种针对土壤重金属钝化的C-O-Fe生物炭制备方法 | |
| CN110624503A (zh) | 一种淀粉改性的生物炭及其制备方法与应用 | |
| Ibrahim et al. | Kinetics of the adsorption of anionic and cationic dyes in aqueous solution by low-cost activated carbons prepared from sea cake and cotton cake | |
| CN112569900A (zh) | 一种新型市政污泥生物炭的制备方法及其应用 | |
| CN113019323B (zh) | 超声活化生物炭及其制备方法与应用 | |
| Bashir et al. | Preparation of palm oil mill effluent sludge biochar for the treatment of landfill leachate | |
| CN112574794A (zh) | 一种造纸污泥的处理方法 | |
| CN115430401B (zh) | 一种同时具有固碳和减污作用的硫掺杂生物炭及其制备方法与应用 | |
| Li et al. | Comparison of adsorption performance for Cd (II) removal from aqueous solution using biochar derived from different types of carbon sources: aquatic plants, pine branches and peat | |
| Fan et al. | Adsorption of Heavy Metals by Adsorbents from Food Waste Residue. | |
| AU2021103099A4 (en) | Method for preparing composite magnetic adsorption material and applications thereof | |
| CN113908810A (zh) | 一种生物炭固载离子液体吸附材料及其制备方法与应用 | |
| Dao et al. | Combination of magnetic activated carbon and activated sludge for methylene blue and nickel (II) ions removal in aerobic biological treatment | |
| TWI643815B (zh) | 高比表面積生活污泥生質碳材料的製備方法、活性生質碳材及其用途 | |
| Bayat et al. | Removal of heavy metal ions from wastewater using food waste char | |
| Rashed et al. | Removal of heavy metals from wastewater by chemically activated sewage sludge. | |
| KR20050016025A (ko) | 볼 밀링을 통하여 얻어진 흑연 분말 및 그 용도 | |
| CN115991559B (zh) | 一种工业环境中含磷污水的处理方法 | |
| Mojiri et al. | Production of biochar from biowaste and its application in wastewater treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191231 |