CN110773123A - 一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法 - Google Patents

一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110773123A
CN110773123A CN201911017189.4A CN201911017189A CN110773123A CN 110773123 A CN110773123 A CN 110773123A CN 201911017189 A CN201911017189 A CN 201911017189A CN 110773123 A CN110773123 A CN 110773123A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biochar
adsorbent material
zeolite composite
composite adsorbent
preparation
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
Application number
CN201911017189.4A
Other languages
English (en)
Inventor
邢泽炳
刘德元
肖东
冯晓燕
孙凤坤
王俊龙
吴晓东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Agricultural University
Original Assignee
Shanxi Agricultural University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Agricultural University filed Critical Shanxi Agricultural University
Priority to CN201911017189.4A priority Critical patent/CN110773123A/zh
Publication of CN110773123A publication Critical patent/CN110773123A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20Solid 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents

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)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法,通过下步骤制备:1)生物质原料经过烘干脱水至1%以下;2)烘干原料粉碎至1mm以下的颗粒;3)热裂解处理;4)碱液沸石化处理;5)清洗。本发明方法利用生物炭中的灰分组分经过热碱液处理得到Y型沸石,并与生物炭之间产生键合作用形成超级吸附剂材料,对污水中的重金属、氮氧化合物、硫氧化合物、抗生素等都有显著的吸附效果。

Description

一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法
技术领域
本发明属于吸附剂制备技术领域,具体涉及一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法。
背景技术
随着工业化和城镇化的发展,我国水环境污染问题也越来越突出,虽然近年来环保法规趋严,执法力度加大,环境状况逐年改善,但是污染排放总量仍然巨大,据报道,2012年全国沸水排放总量为684.6亿吨,化学需氧排放总量为2423.7万吨,氨氮排放总量为253.6万吨。
活性炭由于其丰富的孔隙结构、大的比表面积,沸石由于其强的离子交换能力,使得活性炭和沸石作为吸附剂材料在冶金、化工和环保行业被广泛应用。在废水处理中,活性炭因其具有疏水、非极性的特点,对废水的色、臭及COD、BOD、有机物等有良好的去除作用,而对极性物质如氨氮的处理效果欠佳。而沸石作为亲水、极性材料,对氨氮具有良好的选择性吸附效果。因此在处理一些成分较为复杂的废水的时候,使用活性炭或沸石单一吸附剂难以实现净化效果,联合使用的处理过程工艺较为复杂。例如在工厂废水处理中需要去除其重金属离子,首先需要使用活性炭去除其中的有机物,在后再利用沸石分离其中的重金属离子。而通过特点的工艺将两种吸附剂复合在一起制备出复合材料可将难处理废水中多种物质一次性去除,降低废水处理工艺复杂性和成本。
近年来,由于各类废水产量急剧增加,对于废水处理过程的低成本、高效率和工艺简单化的要求特别突出。为实现这一目的,很多学者研究在废水处理过程中高效复合材料的制备工艺、结构与性能的研究。对这一内容的研究,可以强化国家经济发展过程中的对环境保护、节能减排、绿色发展的理念,可以促进废水处理工艺的多样性和高效性相结合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法。
本发明具体通过以下技术方案实现:
一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将固体生物质初步清洗去除泥土等杂质,对生物质充分脱水。
2)将烘干的原材料经粉碎机粉碎,过筛,使颗粒直径不大于1mm;
3)将得到的生物质颗粒在微波热解炉中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解,得到生物炭材料;
4)将得到的生物炭加入到热碱液中搅拌24h以上,静置,得到具有生物炭与沸石复合结构的多孔吸附材料;
5)得到的复合材料经过蒸馏水反复冲洗至PH值为中性,即制得吸附剂复合材料。
进一步的,步骤(1)中所述的生物质脱水至含水率不超过1%。
进一步的,步骤(3)中所述的裂解条件为:温度400~700℃,保温时间1~2h。
进一步的,步骤(4)中所述的碱液为NaOH溶液、KOH溶液、NaCO3溶液中之一种或多种混合液。
进一步的,步骤(4)中所述的生物炭与碱液的质量比为1:3~10。
进一步的,步骤(4)中所述的热碱液的温度保持在100~200℃之间。
在本发明的另一方面,上述制备方法制备得到的生物炭/沸石复合吸附剂材料也在本发明的保护范围之内。
在本发明的另一方面,所述的生物炭/沸石复合吸附剂材料在水处理中的应用。
本发明的有益效果为:
本发明技术方案利用生物炭中的灰分组分经过热碱液处理得到Y型沸石,并与生物炭之间产生键合作用形成超级吸附剂材料,对污水中的重金属、氮氧化合物、硫氧化合物、抗生素等都有显著的吸附效果。
本发明所使用的生物质是各类农业废弃物(秸秆、林木枝杈以及木制品边角料)在微波热解装置中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解制得生物炭,是固体废弃物的循环再利用,并且利用生物炭中的灰分通过碱液处理成沸石,并与生物炭之间形成键合作用,而得到一种有机无机复合材料,应用于成分复杂的难处理的污水处理,在吸附性能上远远好于各类活性炭材料或沸石材料,在制造成本和环境效益上有不可比拟的优势,在废物处理、环境保护和经济效益等多方向有较好的示范作用和应用推广价值。
附图说明
图1是生物炭/沸石复合材料形貌图;
图2是生物炭/沸石添加量对废水中氮的去除率。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例,对本发明技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种生物质制备生物炭/沸石复合吸附剂材料的方法,包括以下步骤:
1)生物质原料经过烘干脱水至1%以下:将固体生物质初步清洗去掉泥土等杂质后,在干燥箱或自然通风条件下将生物质充分脱水,至含水率不超过1%。
2)烘干原料粉碎至1mm以下的颗粒:将烘干以后的原材料经粉碎机粉碎,过1mm筛子,使其成为直径不大于1mm的颗粒;
3)热裂解处理:将得到的生物质颗粒在微波热解炉中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解,使用温度为400℃,保温时间1-2h,得到生物炭材料;
4)碱液沸石化处理:将得到的生物炭加入到1mol的NaOH溶液中,NaOH溶液温度保持在100℃,生物炭与碱液的质量比为1:3,强力搅拌24h以上,搅拌器转速为2000r/min,静置2h,得到具有生物炭与沸石复合结构的多孔吸附材料
5)清洗:将得到的复合材料经过蒸馏水反复冲洗至PH值为中性,即制得用于水处理的超级吸附剂复合材料(图1)。将所制备的材料烘干以后作为水处理的填料,代替活性炭处理各类难处理的污水。
制备得到的超级吸附剂复合材料对废水中氮的去除效果如图2所示。
实施例2
本实施例提供了一种生物质制备生物炭/沸石复合吸附剂材料的方法,包括以下步骤:
1)生物质原料经过烘干脱水至1%以下:将固体生物质初步清洗去掉泥土等杂质后,在干燥箱或自然通风条件下将生物质充分脱水,至含水率不超过1%。
2)烘干原料粉碎至1mm以下的颗粒:将烘干以后的原材料经粉碎机粉碎,过1mm筛子,使其成为直径不大于1mm的颗粒;
3)热裂解处理:将得到的生物质颗粒在微波热解炉中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解,使用温度为600℃,保温时间1-2h,得到生物炭材料;
4)碱液沸石化处理:将得到的生物炭加入到1mol的KOH溶液中,KOH溶液温度保持在150℃,生物炭与碱液的质量比为1:7,强力搅拌24h以上,搅拌器转速为2000r/min,静置2h,得到具有生物炭/沸石复合结构的多孔吸附材料
5)清洗:将得到的复合材料经过蒸馏水反复冲洗至PH值为中性,即制得用于水处理的超级吸附剂复合材料。将所制备的材料烘干以后作为水处理的填料,代替活性炭处理各类难处理的水。
实施例3
本实施例提供了一种生物质制备生物炭/沸石复合吸附剂材料的方法,包括以下步骤:
1)生物质原料经过烘干脱水至1%以下:将固体生物质初步清洗去掉泥土等杂质后,在干燥箱或自然通风条件下将生物质充分脱水,至含水率不超过1%。
2)烘干原料粉碎至1mm以下的颗粒:将烘干以后的原材料经粉碎机粉碎,过1mm筛子,使其成为直径不大于1mm的颗粒;
3)热裂解处理:将得到的生物质颗粒在微波热解炉中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解,使用温度为700℃,保温时间1-2h,得到生物炭材料;
4)碱液沸石化处理:将得到的生物炭加入到1mol的NaCO3溶液中,NaCO3溶液温度保持在200℃,生物炭与碱液的质量比为1:10,强力搅拌24h以上,搅拌器转速为2000r/min,静置2h,得到具有生物炭与沸石复合结构的多孔吸附材料
5)清洗:将得到的复合材料经过蒸馏水反复冲洗至PH值为中性,即制得用于水处理的超级吸附剂复合材料。将所制备的材料烘干以后作为水处理的填料,代替活性炭处理各类难处理的污水。
实施例4
本实施例提供了一种生物质制备生物炭/沸石复合吸附剂材料的方法,包括以下步骤:
1)生物质原料经过烘干脱水至1%以下:将固体生物质初步清洗去掉泥土等杂质后,在干燥箱或自然通风条件下将生物质充分脱水,至含水率不超过1%。
2)烘干原料粉碎至1mm以下的颗粒:将烘干以后的原材料经粉碎机粉碎,过1mm筛子,使其成为直径不大于1mm的颗粒;
3)热裂解处理:将得到的生物质颗粒在微波热解炉中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解,使用温度为600℃,保温时间1-2h,得到生物炭材料;
4)碱液沸石化处理:将得到的生物炭加入到1mol的KOH和NaOH混合溶液中,混合溶液温度保持在150℃,生物炭与碱液的质量比为1:7,强力搅拌24h以上,搅拌器转速为2000r/min,静置2h,得到具有生物炭与沸石复合结构的多孔吸附材料;
5)清洗:将得到的复合材料经过蒸馏水反复冲洗至PH值为中性,即制得用于水处理的超级吸附剂复合材料。将所制备的材料烘干以后作为水处理的填料,代替活性炭处理各类难处理的污水。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将固体生物质初步清洗去除泥土杂质,对生物质充分脱水。
2)将烘干的原材料经粉碎机粉碎,过筛,使颗粒直径不大于1mm;
3)将得到的生物质颗粒在微波热解炉中在氮气、氦气等保护性气体或者限氧条件下热裂解,得到生物炭材料;
4)将得到的生物炭加入到热碱液中搅拌24h以上,静置,得到具有生物炭与沸石复合结构的多孔吸附材料;
5)得到的复合材料经过蒸馏水反复冲洗至PH值为中性,即制得吸附剂复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的生物质脱水至含水率不超过1%。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的裂解条件为:温度400~700℃,保温时间1~2h。
4.根据权利要求1所述的一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的碱液为NaOH溶液、KOH溶液、NaCO3溶液中之一种或多种混合液。
5.根据权利要求1所述的一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的生物炭与碱液的质量比为1:3~10。
6.根据权利要求1所述的一种生物炭/沸石复合吸附剂材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的热碱液的温度保持在100~200℃之间。
7.权利要求1所述的制备方法制备得到的生物炭/沸石复合吸附剂材料。
8.权利要求7所述的生物炭/沸石复合吸附剂材料在水处理中的应用。
CN201911017189.4A 2019-10-24 2019-10-24 一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法 Pending CN110773123A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911017189.4A CN110773123A (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911017189.4A CN110773123A (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110773123A true CN110773123A (zh) 2020-02-11

Family

ID=69387408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911017189.4A Pending CN110773123A (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110773123A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111921496A (zh) * 2020-07-10 2020-11-13 广东石油化工学院 一种复合吸附剂及其制备方法和应用
CN112624248A (zh) * 2020-12-01 2021-04-09 湖南凯迪工程科技有限公司 一种用于修复矿区地下污水的竹炭复合材料的制备方法
TWI724878B (zh) * 2020-04-27 2021-04-11 美林能源科技股份有限公司 一種將禽畜廢棄物製成生物碳的方法
CN112723531A (zh) * 2020-12-10 2021-04-30 江苏省农业科学院 一种用于水体氨氮吸附生物滤池填料的功能材料及其制备方法和应用
CN113233929A (zh) * 2021-05-19 2021-08-10 东北师范大学 一种调理剂及其在降低禽畜粪便中抗生素中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923985A (zh) * 2006-07-14 2007-03-07 荣东来 活化型煤粘合剂及其制备方法与应用
CN103073089A (zh) * 2013-02-05 2013-05-01 中国环境科学研究院 一种利用p1型粉煤灰分子筛去除垃圾渗滤液中氨氮的方法
JP2018030122A (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 進和テック株式会社 乾燥剤の製造方法
PL420936A1 (pl) * 2017-03-21 2018-09-24 Ekologia Przedsiębiorczość Innowacje Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób syntezy zeolitów z popiołów powstałych ze spalania i współspalania biomasy
CN109201106A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 中国石油化工股份有限公司 一种多级孔hzsm-5分子筛
CN109621903A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 上海交通大学 一种制备污泥基炭沸石功能材料的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923985A (zh) * 2006-07-14 2007-03-07 荣东来 活化型煤粘合剂及其制备方法与应用
CN103073089A (zh) * 2013-02-05 2013-05-01 中国环境科学研究院 一种利用p1型粉煤灰分子筛去除垃圾渗滤液中氨氮的方法
JP2018030122A (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 進和テック株式会社 乾燥剤の製造方法
PL420936A1 (pl) * 2017-03-21 2018-09-24 Ekologia Przedsiębiorczość Innowacje Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób syntezy zeolitów z popiołów powstałych ze spalania i współspalania biomasy
CN109201106A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 中国石油化工股份有限公司 一种多级孔hzsm-5分子筛
CN109621903A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 上海交通大学 一种制备污泥基炭沸石功能材料的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI724878B (zh) * 2020-04-27 2021-04-11 美林能源科技股份有限公司 一種將禽畜廢棄物製成生物碳的方法
CN111921496A (zh) * 2020-07-10 2020-11-13 广东石油化工学院 一种复合吸附剂及其制备方法和应用
CN112624248A (zh) * 2020-12-01 2021-04-09 湖南凯迪工程科技有限公司 一种用于修复矿区地下污水的竹炭复合材料的制备方法
CN112723531A (zh) * 2020-12-10 2021-04-30 江苏省农业科学院 一种用于水体氨氮吸附生物滤池填料的功能材料及其制备方法和应用
CN112723531B (zh) * 2020-12-10 2023-07-07 江苏省农业科学院 一种用于水体氨氮吸附生物滤池填料的功能材料及其制备方法和应用
CN113233929A (zh) * 2021-05-19 2021-08-10 东北师范大学 一种调理剂及其在降低禽畜粪便中抗生素中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110773123A (zh) 一种生物炭/沸石复合吸附剂材料及其制备方法
CN103253651B (zh) 一种木质素基多孔碳材料及其制备方法
CN106669603B (zh) 一种氧化镁-稻壳生物炭复合材料的制备方法及应用
CN109603749B (zh) 一种改性稻草秸秆生物炭的制备方法及其应用
WO2016176906A1 (zh) 能同时吸附氨氮、镉的美人蕉生物炭的制备方法
CN109534432B (zh) 一种去除富营养化水体中磷的生物炭改性材料的制备方法
CN107552027B (zh) 一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法及其制备的碳材料的应用
CN113499754B (zh) 一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料及其制备工艺
CN106179210A (zh) 一种磁性颗粒活性炭的制备方法
CN103480330B (zh) 一种吸附焦化废水的生物质改性吸附剂及其制备方法和应用
CN101070156A (zh) 红蓼秸杆活性炭的制备方法
CN109173999A (zh) 一种生物炭微球的制备方法及其应用
CN111992216B (zh) 一种复合异质结光催化剂的制备方法及应用
CN114570329A (zh) 一种污泥生物炭的制备工艺及其应用
CN111408343B (zh) 三维立体生物炭的制备方法及其在重金属吸附中的应用
CN113477226A (zh) 一种利用壳聚糖改性生物炭去除水溶液中三价锑的方法
CN111545163A (zh) 一种用于重金属废水处理的吸附剂及制备方法
CN110302748B (zh) 一种污泥基生物炭制备方法
CN104741078A (zh) 利用海泡石和泔水油制备生物炭/海泡石纳米复合材料的方法
CN102897760A (zh) 一种利用紫荆泽兰制备活性炭的方法
CN103691448B (zh) 磁性污泥基臭氧催化剂的制备方法及应用
CN1865133A (zh) 用于吸附汽油蒸汽活性炭的制备方法
CN115744902A (zh) 一种高性能污泥活性炭及其制备方法和应用
CN109382073B (zh) 一种碱熔粉煤灰改性猪粪生物炭的制备方法及其应用
CN107445161A (zh) 一种瓜子壳水热活性炭的制备方法

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: 20200211