CN117383539B - 改性秸秆基水热炭的制备及其在二氧化碳固定中的应用 - Google Patents

改性秸秆基水热炭的制备及其在二氧化碳固定中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性秸秆基水热炭的制备及其在二氧化碳固定中的应用，包括以下步骤：S1将秸秆原料洗净，烘干；S2将步骤S1的到的秸秆与醋酸钾混合，球磨预处理；S3将步骤S2得到的球磨混合粉末与低共熔溶剂混合置于超声波清洗器中进行预处理；S4将步骤S3得到的混合物，加入适量的超纯水进行水热碳化，避免高温碳化过程；S5将步骤S4得到的固体材料用超纯水、无水乙醇交替清洗后用氢氧化钠洗，真空干燥得到改性的水热炭。本发明通过在碳化过程中引入电负性基团，不仅能提高固体碳产率，同时提高了改性剂改性秸秆基吸附剂对烟气中二氧化碳温室气体的吸附性能。

Description

改性秸秆基水热炭的制备及其在二氧化碳固定中的应用
技术领域
本发明属于大气污染物控制和固体废弃物资源化再利用领域，具体涉及混合机械球磨预处理级联超声耦合低共熔溶剂改性秸秆基水热炭及制备方法及其在二氧化碳固定中的应用。
背景技术
二氧化碳(CO2)是全球排放的主要的温室气体，预计21世纪末大气中CO2体积分数最高将近700数最高-6，温室效应已成为当今人类社会面临的重大全球性挑战。二氧化碳的大规模排放，会导致全球气温持续变暖、冰川加速融化，进而严重影响生态环境和农业、牧业发展。据统计，2011年我国是全球人为源二氧化碳排放量最大的国家，占世界二氧化碳排放总量的29％。目前，工业排放是造成我国二氧化碳含量增长的主要原因之一，占全国CO2总排放量的39％，是仅次于能源领域的二氧化碳第二大排放源。
改性碳材料例如过渡金属氧化物改性碳材料或氢氧化钾改性碳材料常被用于二氧化碳的固定中，但是常规碳吸附制备过程中，常需要高温活化(＞500℃)，例如活性炭，通常存在制备条件苛刻，能耗高等问题，尤其是以秸秆等生物质为原料制备改性碳吸附剂，完全碳化过程，产生大量的二氧化碳，成碳率极低(一般低于20％)。因此开发低温碳化过程，制备不完全碳化吸附剂，符合绿色化学过程。
当前，我国碳中和目标的愿景使得工业烟气二氧化碳的排放控制已经成为大气污染控制研究备受关注的一个前沿领域。采用改性剂改性(如氮掺杂)的方式对生物炭进行修饰改性，可以增加表面碱性位，有利于增加二氧化碳的吸附容量。固体吸附法是实现二氧化碳捕集的一种有效的处理技术。使用废置秸秆作为改性剂制备多孔生物炭吸附材料的前体物，不仅可以使得烟气二氧化碳的排放得到有效控制，还能实现固体废物的资源化利用，有较好的环境效应，符合我国生态文明建设整体布局对减污降碳协同增效的要求。
由于二氧化碳气体为非极性分子，在常温常压条件下很难直接发生气-固反应而吸附于非极性碳材料表面，从而会严重影响二氧化碳在碳材料表面的吸附容量。虽然高压条件能增加二氧化碳在材料表面的热吸附容量，但苛刻的操作条件显著增加了该种控制技术的运行成本，从而限制了其推广和应用。然而，通过在吸附材料表面引入活性官能团(例如：氨基、羟基)，调整其表面的酸碱度，可极大地增加二氧化碳在碳材料上的吸附容量。因此在常温常压条件下具有较高二氧化碳吸附容量的吸附剂具有巨大的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种低温条件下，制备秸秆基碳吸附材料的方法，通过混合机械球磨预处理级联超声预处理和低共熔溶剂改性不仅可提高秸秆的成碳率，且增加改性碳材料表面的活性基团，显著增大其对二氧化碳的吸附容量。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种改性秸秆基水热炭及制备方法，包括以下步骤：
S1将秸秆原料洗净，烘干；
S2将步骤S1得到的秸秆与醋酸钾混合，球磨预处理，得到球磨混合粉末；
S3将步骤S2得到的球磨混合粉末与低共熔溶剂混合置于超声波清洗器中进行预处理；
S4将步骤S3得到的混合物，加入适量的超纯水进行水热碳化；
S5将步骤S4得到的固体材料用超纯水、无水乙醇交替清洗；
S6将步骤S5的清洗产物用氢氧化钠二次清洗，采用0.1mol/L氢氧化钠，洗涤2-3次，真空干燥得到改性的水热炭。
优选的，所述的秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、花生秸秆、黄豆秸秆等中的一种或者多种。
优选的，所述尿素基改性剂包括尿素-氯化胆碱改性剂、尿素-氯化锌改性剂、尿素-氨基磺酸改性剂等低共熔溶剂中的一种或多种。
醋酸钾可促进碳化过程碳框架的氧化，提高局部温度进而促进聚合或芳构化，进而降低秸秆的聚合度，从而显著提高吸附剂孔隙率和表面氧官能团含量。表面氧官能团含量可与尿素发生相互作用生成氨基或者腈类化合物，因此使得该材料展现了较高的二氧化碳吸附性能。
优选的，所述水热反应过程的秸秆添加量为5-20g。
优选的，所述的混合机械球磨预处理的目标粒径不大于250微米。
优选的，所述的超声预处理过程中，低共熔溶剂添加量为2.5-30g。
优选的，所述水热反应过程的超纯水添加量为7.5-30g
优选的，溶剂热处理的温度为150-200℃，保温时间为12-36h。
优选的，所述溶剂热处理后还包括对所得溶剂热产物进行洗涤；所述洗涤的次数为3-6次，交替清洗即洗涤的次数为7-12次。
优选的，所述真空干燥具体包括将所得溶剂热产物样品置于60-80℃的温度下，6-24h。
本发明还提供了上述方案所述制备方法得到的改性秸秆基水热炭吸附剂，包括秸秆基水热炭和改性秸秆基水热炭。
本发明还提供了上述方案所述改性剂改性秸秆基水热碳材料作为吸附材料的应用。本发明的改性剂改性秸秆基水热碳材料用作吸附材料，可以高效去除气体中的有害污染物，尤其适用于二氧化碳类酸性气体污染物。
本发明的优点和积极效果如下：
本发明通过混合机械球磨预处理级联超声预处理耦合低共熔溶剂活化方式，降低了秸秆碳化温度(由焙烧温度500℃-900℃降低到1800)，提高了成碳率，提高了制备方法的环境友好性和经济性，降低了秸秆基碳材料的制备温度，在较低碳化温度下得到高碳产率，克服了低温下碳材料的碳化条件苛刻以及成碳率低的问题。本发明提供的改性剂改性秸秆基吸附剂的醛、醇类等亲水性基团多，固体碳产率高，克服了低温下碳材料的碳化条件苛刻以及成碳率低的问题。
本发明通过在碳化过程中引入电负性基团，不仅能提高固体碳产率，同时提高了改性剂改性秸秆基吸附剂对烟气中二氧化碳温室气体的吸附性能。本发明引入的强电负性基团(-NH2)(以尿素基低共熔溶剂为前体物)与秸秆作用改变了电子云的分布，通过化学吸附作用吸附二氧化碳，克服了非极性气体分子在碳材料上吸附量低的问题。
本发明混合机械球磨预处理过程即金属钾盐耦合机械球磨，降低秸秆的粒径、可促进秸秆水热碳化过程的分解，最终促进水热炭的形成；而超声预处理可进一步降低秸秆的粒径增加水热溶剂中的溶解度；低共熔溶剂的加入可作为溶剂，增大秸秆溶解度，还可以作为活性剂，促进水热炭的生成；低共熔溶剂还可作为氮源原位修饰水热炭。
本发明中改性秸秆吸附剂材料通过程序升温脱附反应，可以循环使用，具有很大的经济价值和环保价值。实施例结果表明，本发明提出的超声辅助低共熔溶剂改性秸秆基水热炭，其成碳率为52-67％；本发明制备的改性秸秆基水热炭吸附剂作为吸附剂，对常温常压废气中二氧化碳的吸附容量高达2.9mmol/g。
本发明中醋酸钾与低共熔溶剂是否有补充作用和相互作用体现在：机械球磨预处理过程中，醋酸钾的加入可以降低秸秆的聚合度，增大秸秆的含氧官能团，有利于下一步水热碳化过程中官能团的形成，并且在下一步水热碳化过程，增大秸秆基水热炭的碳化程度。机械球磨预处理预添加到醋酸根可以协同低共熔溶剂促进吸附碳材料的形成。
本发明根据实施例证实醋酸钾中的醋酸根和钾离子可促进低碳化过程中释放的二氧化碳或一氧化碳等气体，通过氧化碳框架，进一步提高局部温度进而促进聚合或芳构化，从而显著提高吸附剂孔隙率和表面氧官能团含量。表面氧官能团含量可与尿素发生相互作用生成氨基或者腈类化合物，因此使得该材料展现了较高的二氧化碳吸附性能。
附图说明
图1本发明应用例1(a)、4(b)、2(c)中材料的FTIR图谱
图2为本发明实施例1中材料的扫描电镜图；
图3为本发明实施例2中材料的扫描电镜图；
图4为本发明实施例4中材料的扫描电镜图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
本发明提供了一种超声耦合低共熔溶剂改性秸秆基水热炭及制备方法，包括以下步骤：
一种改性秸秆基水热炭的制备方法，步骤如下：
S1将秸秆原料洗净，烘干；
S2将步骤S1得到的秸秆与醋酸钾混合，球磨预处理，得到球磨混合粉末；
S3将步骤S2得到的球磨混合粉末与低共熔溶剂混合置于超声波清洗器中进行预处理；
S4将步骤S3得到的混合物，加入适量的超纯水进行水热碳化；
S5将步骤S4得到的固体材料用超纯水、无水乙醇交替清洗；
S6将步骤S5的清洗产物用氢氧化钠二次清洗，采用0.1mol/L氢氧化钠，洗涤2-3次，真空干燥得到改性的水热炭。
本发明将秸秆原料清洗后干燥，混合机械球磨得到粉末。在本发明中，所述秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、花生秸秆、黄豆秸秆等，不仅限于其中的一种，本发明以固体废弃秸秆为原料，实现了固废的回收再利用，节约资源，以废治废，符合可持续发展的要求，同时也避免由于燃烧带来的环境问题。
在本发明中，所述第一球磨的转速优选为300-1000r/min，更优选为400-500r/min，进一步优选为400r/min，球磨时间优选为10-60min，更优选为20-40min，进一步优选为30min；所述第一球磨的目标粒径优选不大于250微米，更优选为150-250微米；本发明对所述第一球磨的设备没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的球磨机即可。
本发明将所述球磨混合粉末与尿素基低共熔溶剂在超声清洗器中进行预处理。所述预处理过程中的秸秆添加量为5-20g(下述重量以此为基础对比量)，更优选为8-15g，进一步优选为9-10g；所述溶剂热处理的低共熔溶剂添加量为2.5-30g，更优选为10-25g，进一步优选为15-20g；所述水热反应的超纯水量为7.5-30g，更优选为15-25g，进一步优选为20-25g。
本发明中，所述超声预处理优选包括以下步骤：将粉碎并过筛的秸秆粉末与尿素基低共熔溶剂混合后，使用单频定频(28、40、68kHz)超声，超声温度25℃-60℃的条件，超声0.3-1h。
在本发明中，所述水热反应的温度优选为150-220℃，更优选为180℃；所述水热预处理的时间为12-36h，更优选为15-25h，进一步优选为18h。
在本发明中，所述改性剂为尿素基改性剂优选包括尿素-氯化胆碱改性剂、尿素-氯化锌改性剂、尿素-氨基磺酸改性剂中的一种或几种。本发明通过溶剂热碳化反应，提高了低共熔溶剂改性秸秆吸附剂材料的炭化程度、含氮官能团的含量和终产物改性水热碳材料的比表面积，展现出了更多的活性位点。
在本发明中，得到溶剂热碳化反应产物后，所述碳化后优选还包括对所得碳化产物进行洗涤。所述洗涤用洗涤剂优选为水和乙醇以及氢氧化钠；所述水优选为超纯水；所述乙醇优选为无水乙醇；洗涤方式为水-无水乙醇的方式，交替清洗1-10次，更优选为2-6次，即洗涤的次数为7-12次，随后用氢氧化钠清洗2-3次；所述洗涤后优选对所得产物进行干燥，干燥方式优选为真空干燥；干燥温度优选为60-105℃，更优选为60℃；所述真空干燥时间为6-24h，更优选为12h。本发明对所述干燥的设备没有特殊要求，采用本领域常见的真空干燥箱即可。
本发明还提供了上述方案所述制备方法得到的改性秸秆基水热炭吸附剂，包括秸秆基水热炭和改性秸秆基水热炭。
在本发明中，用于二氧化碳固定的改性秸秆基水热碳材料富含功能官能团，功能官能团包括含氨基、腈类或含氧官能团(C-O、C＝O)。本发明中的金属钾基盐不仅作为活性剂促进秸秆的分解，还可用于水热过程中pH的条件，促进水热炭的形成。本发明中的低共熔溶剂不仅作为氨基的前驱体，用于调整制备碳材料表面的官能团，还用作溶剂，促进秸秆单元在水热过程中的分解、聚合及其成碳，降低秸秆水热过程中的温度，提高成碳率。本发明的改性秸秆基水热炭吸附剂吸附容量大且固体碳产率高，吸附速率高，可高效去除气体中的二氧化碳温室气体。
本发明还提供了上述方案所述超声预处理耦合低共熔溶剂改性秸秆基水热炭作为吸附材料的应用。
在本发明中，所述超声预处理耦合低共熔溶剂改性秸秆基水热炭作为吸附材料的应用优选包括以下步骤：将低共熔溶剂改性秸秆水热炭材料和待处理废气混合进行静态吸附处理。
在本发明中，所述待处理废气优选为二氧化碳温室气体；所述待处理废气的二氧化碳含量优选为0-100％，更优选为10％-100％。
在本发明中，所述低共熔溶剂改性秸秆水热炭材料和待处理废气混合的方式优选为长时间静置；所述吸附处理的温度优选为室温；所述室温优选为25℃。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明的方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种用于低共熔溶剂改性秸秆基水热炭及制备方法，包括如下步骤：
S1将秸秆原料破碎至粒径0.25mm以下；
S2步骤S1得到的烘干秸秆与醋酸钾盐混合(秸秆与醋酸钾的质量比1:1)，机械球磨处理(500rpm,球磨时间1h)，得到秸秆与醋酸钾盐的粉末；
S3取与醋酸钾球磨后的秸秆10g、尿素-氯化锌基低共熔溶剂(5g)混合置于超声波清洗器中进行预处理，使用单频定频(40kHz)超声，超声温度25℃的条件，超声0.5h；
S4加入35g超纯水、将低共熔溶剂改性秸秆基水热炭预处理产物转移至水热反应釜中，于180℃下水热炭化18h后，对产物进行碳化脱水，得到溶剂热碳化反应固体材料。
S5将所得到的碳化产物用超纯水-无水乙醇交替洗涤，清洗7次。
S6氢氧化钠二次清洗，采用氢氧化钠(0.1mol/L)，洗涤2-3次后，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥12h，得到超声耦合低共熔溶剂改性秸秆水热炭作为吸附材料。
实施例2
一种用于低共熔溶剂改性秸秆基水热炭及制备方法，包括如下步骤：
S1将秸秆原料破碎至粒径0.25mm以下；
S2步骤S1得到的烘干秸秆醋酸钾盐混合(秸秆与醋酸钾的质量比1:1)，机械球磨处理(500rpm,球磨时间1h)，得到秸秆与醋酸钾盐的粉末；
S3取与醋酸钾球磨后的秸秆10g、尿素-氯化胆碱低共熔溶剂(5g)混合置于超声波清洗器中进行预处理，使用单频定频(40kHz)超声，超声温度25℃的条件，超声0.5h；
S4加入20-35g超纯水、将低共熔溶剂改性秸秆基水热炭预处理产物转移至水热反应釜中，于180℃下水热炭化18h后，对产物进行碳化脱水，得到溶剂热碳化反应固体材料。
S5将所得到的碳化产物用超纯水-无水乙醇交替洗涤，清洗7次后，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥12h，得到超声耦合低共熔溶剂改性秸秆水热炭作为吸附材料。
实施例3
一种用于低共熔溶剂改性秸秆基水热炭及制备方法，包括如下步骤：
S1将秸秆原料破碎至粒径0.25mm以下；
S3取秸秆10g、尿素-氯化锌低共熔溶剂(5g)混合置于超声波清洗器中进行预处理，使用单频定频(40kHz)超声，超声温度25℃的条件，超声0.3-1h；
S4加入35g超纯水、将低共熔溶剂改性秸秆基水热炭预处理产物转移至水热反应釜中，于180℃下水热炭化18h后，对产物进行碳化脱水，得到溶剂热碳化反应固体材料。
S5将所得到的碳化产物用超纯水-无水乙醇交替洗涤，清洗7次。
S6氢氧化钠二次清洗，采用氢氧化钠(0.1mol/L)，洗涤2-3次后，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥12h，得到超声耦合低共熔溶剂改性秸秆水热炭作为吸附材料。
实施例4
一种用于秸秆基水热炭及制备方法，包括如下步骤：
S1将秸秆原料破碎至粒径0.25mm以下；
S2步骤S1得到的烘干秸秆与醋酸钾盐混合(秸秆与醋酸钾的质量比1:1)，机械球磨处理(500rpm,球磨时间1h)，得到秸秆与醋酸钾盐的粉末；
S3取与醋酸钾球磨后的秸秆10g，加入40g超纯水中，混合置于超声波清洗器中进行预处理，使用单频定频(40kHz)超声，超声温度25℃的条件，超声0.3-1h；
S4上述混合物至于反应釜内，于180℃下水热炭化18h后，对产物进行碳化脱水，得到溶剂热碳化反应固体材料。
S5将所得到的碳化产物用超纯水-无水乙醇交替洗涤，清洗7次。
S6氢氧化钠二次清洗，采用氢氧化钠(0.1mol/L)，洗涤2-3次，在温度为60℃的真空干燥箱中干燥12h，得到超声预处理水热炭。
将实施例1-4制得的改性秸秆材料做为吸附剂进行二氧化碳吸附容量评价实验(静态吸附试验)。模拟烟气由100％的二氧化碳气体组成，实验中改性秸秆吸附剂的用量为1g。实验情况如上表。

Claims (5)

1.一种改性秸秆基水热炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1将秸秆原料洗净，烘干；
S2将步骤S1得到的秸秆与醋酸钾混合，球磨预处理，得到球磨混合粉末；
S3将步骤S2得到的球磨混合粉末与低共熔溶剂混合置于超声波清洗器中进行预处理；
S4将步骤S3得到的混合物，加入适量的超纯水进行水热碳化；
S5将步骤S4得到的固体材料用超纯水、无水乙醇交替清洗；
S6将步骤S5的清洗产物用氢氧化钠二次清洗，采用0.1 mol/L氢氧化钠，洗涤2-3次，真空干燥得到改性的水热炭；
所述低共熔溶剂为尿素基低共熔溶剂；
所述水热处理的秸秆添加量与低共溶溶剂的重量比为4:1-1:1；秸秆与超纯水的添加量质量比值为1:3-1:5；所述的秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、花生秸秆、黄豆秸秆其中的一种或多种混合物；
水热反应的温度为150-220 ℃，保温时间为12-36 h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：低共熔溶剂为尿素-氯化胆碱改性剂、尿素-氯化锌改性剂、尿素-氨基磺酸中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的超声预处理，超声时间为0.5-6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述真空干燥温度为60-80℃，干燥时间为6-24 h。
5.权利要求1-4任一所述制备方法制备的改性秸秆基水热炭作为气体二氧化碳吸附材料的应用。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109019590A (zh) * 2018-07-23 2018-12-18 北京林业大学 木质素基多级孔碳材料及其制备方法
CN110697708A (zh) * 2019-10-31 2020-01-17 华南理工大学 锂离子电容器用的氮掺杂多孔炭材料及其低温共融溶剂活化生物质废弃物高效的制备方法
CN110745824A (zh) * 2019-11-21 2020-02-04 哈尔滨工业大学 一种基于微量钾源催化活化调控煤基多孔碳孔隙配组的方法
CN111017927A (zh) * 2020-01-08 2020-04-17 浙江大学 一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备及应用方法
CN111514852A (zh) * 2020-04-29 2020-08-11 广州大学 一种气相水热碳化低共熔溶剂制备氮掺杂碳吸附剂的方法
CN115025760A (zh) * 2022-07-12 2022-09-09 吉林大学 生物质衍生的分级多孔生物炭吸附剂的制备方法及应用
CN115138334A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种氮掺杂生物炭及其制备方法和在二氧化碳吸附中的应用
CN116282015A (zh) * 2023-04-28 2023-06-23 扬州工业职业技术学院 氮硫掺杂的多孔碳材料和其制备方法及应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109019590A (zh) * 2018-07-23 2018-12-18 北京林业大学 木质素基多级孔碳材料及其制备方法
CN110697708A (zh) * 2019-10-31 2020-01-17 华南理工大学 锂离子电容器用的氮掺杂多孔炭材料及其低温共融溶剂活化生物质废弃物高效的制备方法
CN110745824A (zh) * 2019-11-21 2020-02-04 哈尔滨工业大学 一种基于微量钾源催化活化调控煤基多孔碳孔隙配组的方法
CN111017927A (zh) * 2020-01-08 2020-04-17 浙江大学 一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备及应用方法
CN111514852A (zh) * 2020-04-29 2020-08-11 广州大学 一种气相水热碳化低共熔溶剂制备氮掺杂碳吸附剂的方法
CN115025760A (zh) * 2022-07-12 2022-09-09 吉林大学 生物质衍生的分级多孔生物炭吸附剂的制备方法及应用
CN115138334A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种氮掺杂生物炭及其制备方法和在二氧化碳吸附中的应用
CN116282015A (zh) * 2023-04-28 2023-06-23 扬州工业职业技术学院 氮硫掺杂的多孔碳材料和其制备方法及应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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周安宁等.《洁净煤技术》.中国矿业大学出版社,2010,287. *

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