一种具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球及其制备方法，包括：(1)配制两份羧甲基壳聚糖溶液，一份为壳层溶液，另一份中加入腐植酸、二甲基亚砜和硝酸钾，搅拌均匀，作为核层溶液；(2)将壳层溶液和核层溶液分别注入到同轴针头的外层和内层，并利用高压静电纺设备将壳层溶液和核层溶液喷射到环氧氯丙烷溶液中，搅拌,过滤，干燥，制得核壳结构的交联羧甲基壳聚糖微球；(3)将交联羧甲基壳聚糖微球置于管式炉内，通氮气保护，焙烧，制得生物炭微球。本发明专利技术制备的生物炭微球不仅可作为控释肥料，提高肥料利用率，为植物的生态修复提供动力；而且材料本身可广泛应用于化工和环保等领域中铀酰根离子、铅离子等阳离子的吸附和废水处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质资源利用领域，具体涉及一种具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球及其制备方法。
技术介绍
核工业的发展、核技术的广泛应用使放射性核素污染水体和土壤已成为当今重要的环境问题。人工湿地、植物生态修复技术是一种非常有前途的绿色、廉价、清洁、环保的污染治理技术。重金属及核污染的植物修复技术中，植物的生长对重金属及核素富集去除具有重要影响，肥料的供给是影响植物生长的重要因素。与传统速溶肥料相比，控释肥料可以通过调节释放机制使养分的释放模式与植物生长模式相一致，为植物生长合理提供养分，促进植物生长和植物对重金属及核素污染的修复；此外，控释肥料可以缓慢释放养分来满足植物的营养需求，可有效避免肥料的流失，提高了肥料的利用率，减少过度施肥带来的环境污染。吸附材料对水中的重金属及放射性核素污染处理功能体现在材料本身含有大量基团，如羟基、羧基、酚羟基、醌基、甲氧基等，可对水中铀酰根离子、铅离子及铬离子等阳离子的进行吸附去除。如肥料缓释材料本身兼具有高效吸附重金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将羧甲基壳聚糖溶于水中，搅拌均匀，配制成浓度为1～3wt％的羧甲基壳聚糖溶液，作为壳层溶液；另配制一份1～4wt％的羧甲基壳聚糖溶液，并向其中加入腐植酸、二甲基亚砜和硝酸钾，充分搅拌混合均匀，得到核层溶液；所述核层溶液中腐植酸的浓度为2～5wt％；二甲基亚砜的浓度为2～6wt％，硝酸钾的浓度为10～20wt％；步骤二、将壳层溶液和核层溶液分别注入到一个不锈钢同轴针头的外层和内层，并利用高压静电纺设备将壳层溶液和核层溶液在高压静电喷射条件下喷射到0.5～3wt％的环氧氯丙烷溶液中，以100～300r/mi...

【技术特征摘要】
1.一种具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球的制备方法，其
特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将羧甲基壳聚糖溶于水中，搅拌均匀，配制成浓度为1～3wt％
的羧甲基壳聚糖溶液，作为壳层溶液；另配制一份1～4wt％的羧甲基壳聚糖
溶液，并向其中加入腐植酸、二甲基亚砜和硝酸钾，充分搅拌混合均匀，得
到核层溶液；所述核层溶液中腐植酸的浓度为2～5wt％；二甲基亚砜的浓度
为2～6wt％，硝酸钾的浓度为10～20wt％；
步骤二、将壳层溶液和核层溶液分别注入到一个不锈钢同轴针头的外层
和内层，并利用高压静电纺设备将壳层溶液和核层溶液在高压静电喷射条件
下喷射到0.5～3wt％的环氧氯丙烷溶液中，以100～300r/min的速度搅拌反应
24～48h,过滤，40～50℃干燥4～8小时，制得核壳结构的交联羧甲基壳聚
糖微球；
步骤三、将核壳结构的交联羧甲基壳聚糖微球置于管式炉内，通氮气保
护，在200～300℃下焙烧2～5小时，制得具有阳离子吸附和肥料控释双功能
的生物炭微球。
2.如权利要求1所述的具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球
的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的腐植酸由膨润土或羧甲基纤维素
代替；所述步骤一中的二甲基亚砜由二氯丙烷代替。
3.如权利要求1所述的具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球
的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的硝酸钾由氯化钾、硝酸钠、磷酸
二氢钾中的一种代替。
4.如权利要求1所述的具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球
的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的不锈钢同轴喷头的大小为内针头
4～8号，外针头9～16号。
5.如权利要求1所述的具有阳离子吸附和肥料控释双功能的生物炭微球
的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，高压静电喷射条件为：环境温度
为0～40℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓艳，张亚慧，周秋生，罗学刚，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51