强化吸附有机染料的改性生物炭及其制备方法技术

本发明专利技术属于有机染料废水处理和生物质资源化利用领域，涉及强化吸附有机染料的改性生物质炭及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，切片，洗涤、烘干、粉碎过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于FeCl3溶液中，浸渍1～2h，过滤干燥得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持1h，关闭加热，冷却至室温，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤至pH为中性，干燥，过筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。该制备方法工艺简单，耗时短，能够高效的制备出强化有机染料吸附的生物炭。

【技术实现步骤摘要】
强化吸附有机染料的改性生物炭及其制备方法
本专利技术属于有机染料废水处理和生物质资源化利用领域，涉及强化吸附有机染料的改性生物质炭及其制备方法。
技术介绍
我国染料年产量居世界第一，随着印刷、涂料、塑料、纤维等相关行业快速发展，染料需求不断扩大。印染废水中包含大量带发色基团的有机染料，通常印染废水成分复杂、质量浓度高、难于降解，若处理不当排入水环境，会降低水体透光性，减少水中溶解氧，严重危害水生生态系统(PegoMFF,CarvalhoJ,BorgesW,etal.Impactofcoronatreatedactivatedcarboninanionicandcationicdyeadsorption[J].Cerne,2017,23(2):219-228.)；并可能通过食物链直接或间接影响人们的身体健康。生物炭是一种稳定的高度芳香化的含碳固态物质，可以通过动植物等农林废弃物的生物质碳化裂解合成，具有丰富的孔结构、巨大的比表面积、化学和生物学稳定性较高等优势，在污水处理中有很好的前景。与活性炭相比生物炭具有廉价和原料来源广泛的优点，但生物炭对有机染料的吸附效果不理想，所以需研究一种提高其有机染料吸附效果的方法。而过去的研究改进方法较为复杂，需经过活化—负载—碳化等多个步骤；或是在限氧碳化过程升温操作复杂，专利CN103480331A公开了一种降解有机染料的生物质磁性炭材料，放入旋转式管式炉中，在N2保护下，以2～3℃/min的升温速率升温至400～500℃，保温20～30min，继续升温至750～800℃，保温60～80min，2h～8h后将炉温降至室温，其升温过程复杂，耗时较长，生产成本较高。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种强化有机染料吸附的改性生物炭制备方法，该制备方法工艺简单，耗时短，能够高效的制备出强化有机染料吸附的生物炭。该方法包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，洗涤、烘干、粉碎过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于FeCl3溶液中，浸渍1～2h，过滤干燥得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持1h，关闭加热，冷却至室温，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤至pH为中性，干燥，过筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。优选的，所述步骤(2)中，所述FeCl3溶液的物质的量浓度为1～5mol/L。优选的，所述步骤(2)中，每100mLFeCl3溶液用于浸渍2～3g粉末秸秆。优选的，所述步骤(1)中，所述秸秆为玉米秸秆或高粱秸秆。优选的，所述干燥的温度为60～100℃；优选的，所述洗涤的洗涤剂为去离子水；上述制备方法制备的强化吸附有机染料的改性生物炭也属于本专利技术的保护范围。本专利技术的有益效果在于：(1)在限氧碳化过程，直接以10℃/min升温至600℃，无需多次阶梯升温，整个升温碳化过程仅需两个小时，使得限氧碳化过程耗时短，耗能低，工艺操作要求低；(2)本专利技术选用浸渍法，与共沉淀和还原法相比，无需添加氢氧化钠或还原剂等额外试剂，而且无需加热、搅拌、超声处理等步骤即可获得较好的改性效果，操作简单，更易实现大规模生产；(3)本专利技术获得的改性生物炭的收率较高，相较于未使用改性方法的生物炭相比，产率从30.64％提高至76.3％，其中产率是指碳化后的生物质炭质量与粉末秸秆质量的比值。附图说明图1是原始秸秆生物质、未改性生物质炭和本专利技术制备改性生物炭的傅里叶红外光谱图；图2是原始秸秆生物质、未改性生物质炭和本专利技术制备改性生物炭的XRD(X射线衍射)谱图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的说明。本专利技术中所采用的试剂和设备，若无特殊说明，均可通过市场购买获得。实施例1强化吸附有机染料的改性生物的制备方法，包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，切成均匀大小的片状，去离子水洗涤，60℃烘干，然后放入粉碎机中粉碎，过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于1mol/L的FeCl3溶液中，浸渍2h，过滤，60℃干燥，得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持600℃1h，关闭加热，冷却至室温，关闭氮气，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤数次至滤液pH为中性，60℃干燥，过筛100目筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。实施例2强化吸附有机染料的改性生物的制备方法，包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，切成均匀大小的片状，去离子水洗涤，60℃烘干，然后放入粉碎机中粉碎，过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于3mol/L的FeCl3溶液中，浸渍2h，过滤，60℃干燥，得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持600℃1h，关闭加热，冷却至室温，关闭氮气，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤数次至滤液pH为中性，60℃干燥，过筛100目筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。实施例3强化吸附有机染料的改性生物的制备方法，包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，切成均匀大小的片状，去离子水洗涤，60℃烘干，然后放入粉碎机中粉碎，过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于3mol/L的FeCl3溶液中，浸渍2h，过滤，60℃过夜干燥，然后80℃烘2h，得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持600℃1h，关闭加热，冷却至室温，关闭氮气，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤数次至滤液pH为中性，60℃干燥，过筛100目筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。实施例4强化吸附有机染料的改性生物的制备方法，包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，切成均匀大小的片状，去离子水洗涤，60℃烘干，然后放入粉碎机中粉碎，过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于5mol/L的FeCl3溶液中，浸渍2h，过滤，60℃干燥，得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持600℃1h，关闭加热，冷却至室温，关闭氮气，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤数次至滤液pH为中性，60℃干燥，过筛100目筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。对比例1(1)秸秆去皮得秸秆芯，切成均匀大小的片状，去离子水洗涤，60℃烘干，然后放入粉碎机中粉碎，过筛得粉末秸秆；(2)将干燥的粉末秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持600℃1h，关闭加热，冷却至室温，关闭氮气，取出得铁改性生物炭；(3)将生物炭研磨，洗涤数次至滤液pH为中性，60℃干燥，过筛100目筛得生物炭。为考察本专利技术制备的改性生物质炭的吸附原理，专利技术人对原始秸秆生物质、未改性生物质炭和本专利技术制备改性生物炭进行了BET表征、傅里叶红外光谱分析和XRD衍射分析。三者的BET数据参见表1，铁改性生物炭的比表面积和孔体积都有所减小，这可能是成功负载铁氧化物而造成的；同时也表明，比表面积和孔体积不是影响生物炭对染料吸附效果的决定性因素；三者的傅里叶变换红外光谱图参见图1，原始秸秆生物质经高温碳化后，由于纤维素等有机分子的分解，C＝O、C-O-C等官能团消失，而经过本专利技术方法改性后的生物炭与原始生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.强化有机染料吸附的改性生物炭制备方法，包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，洗涤、烘干、粉碎过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于FeCl3溶液中，浸渍1～2h，过滤干燥得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持1h，关闭加热，冷却至室温，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤至pH为中性，干燥，过筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。

【技术特征摘要】
1.强化有机染料吸附的改性生物炭制备方法，包括以下步骤：(1)秸秆去皮得秸秆芯，洗涤、烘干、粉碎过筛得粉末秸秆；(2)将粉末秸秆浸渍于FeCl3溶液中，浸渍1～2h，过滤干燥得浸渍秸秆；(3)将浸渍秸秆置于氮气氛围下，以10℃/min的升温速度升至600℃，保持1h，关闭加热，冷却至室温，取出得铁改性生物炭；(4)将铁改性生物炭研磨，洗涤至pH为中性，干燥，过筛得强化吸附有机染料的改性生物炭。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述FeCl3溶液的物质的量浓度为1～5mol/L。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志杰，林儒雅，阳春，赵志伟，崔福义，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50