多孔性枫树球基生物质炭材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种多孔性枫树球基生物质炭材料及其应用，所述的炭材料通过将枫树球清洗、干燥、研磨成粉；于450℃下高温处理1~5 h，将所得生物质炭浸泡在金属盐溶液内，静置24 h，过滤，将所得固体干燥后再置于500℃下高温处理1~5 h得到多孔性枫树球基生物质炭材料。本发明专利技术制备的生物质炭材料具有高效的吸附性能，表面修饰的金属氧化物在吸附印染废水中染料的同时，可加快染料的光降解，提高印染废水的可生化性。生物质炭吸附处理过的印染废水再经过生物处理技术降低可生化程度高的污染物。

【技术实现步骤摘要】
多孔性枫树球基生物质炭材料及其应用
本专利技术属于生物质炭材料应用
，涉及一种多枫树球基生物质炭材料及其应用。
技术介绍
印染废水中的染料对环境的污染：废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水中的氧，造成水体缺氧，并影响水生生物和微生物生长，破坏水体自净，同时易造成视觉上的污染。目前国内外最主要的吸附脱色印染废水中染料的方法主要有以下5种：凹凸棒吸附法、活性炭吸附法、煤及煤渣吸附法、气浮吸附法、离子交换法。目前所用的吸附剂材料主要有活性炭类、生物质炭、活性氧化铝等等，其中像氧化铝这类吸附材料的价格与生物质炭相比较贵，不太适合大规模处理印染废水，因此急需寻求价格低廉但吸附效率高、吸附容量大的吸附剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种枫树球基生物质炭材料及其在处理印染废水中染料的应用。一方面，本专利技术提供了多孔性枫树球基生物质炭材料及其制备方法，包括以下步骤：a）生物质预处理将收集好的枫树球，分别用乙醇和水清洗后，放入50～80℃的烘箱中烘干，随后将其研磨成粉，得到干燥的预处理枫树球粉末；b）多孔性枫树球基生物质炭材料制备（1）将预处理的枫树球粉末，置于马弗炉中以450℃的高温处理1~5h，用蒸馏水冲洗后，放入50～80℃的烘箱中烘干，得到枫树球基生物质炭；（2）按每100ml金属盐溶液加入1~5g枫树球基生物质炭，将枫树球基生物质炭浸泡在金属盐溶液内，静置24h，再将枫树球基生物质炭与金属盐溶液分离，将枫树球基生物质炭放入鼓风干燥箱中以85℃干燥1h，最后置于马弗炉中以500℃的高温处理1~5h，得到多孔性枫树球基生物质炭材料。较佳的，所述金属盐溶液为氯化锰、硫酸亚铁和氯化铜溶液中的一种，优选硫酸亚铁溶液。本专利技术还提供了多孔性枫树球基生物质炭材料在印染废水中的染料脱色处理中的应用。所述的印染废水包括酸性印染废水和碱性印染废水，酸性印染废水可以是酸性红B和酸性果绿，碱性印染废水可以是碱性品绿和碱性品红。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术的原材料为植物，原材料来源广泛，制得了廉价的吸附印染废水中染料的材料。（2）本专利技术所制备的吸附材料具有高效的吸附性能，其吸附过程中有加快印染废水中染料的光降解现象。（3）本专利技术所公开的金属盐活化改性制备多孔性枫树球基生物质材料，制备过程可控，组分可调，不会对环境造成污染。附图说明图1(a)为活化改性前枫树球基生物质炭的扫描电镜图。图1(b)为活化改性后多孔性枫树球基生物质炭材料的扫描电镜图。图2为生物质炭的制备及其改性流程图。图3为改性前后BET对比图。图4为改性前后全谱扫描XPS对比图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。下面的实施例中采用绿色无污染的废弃枫树球作为原料。该材料制备过程简单，无二次污染物产生。本专利技术的应用主要针对酸性染料和碱性染料的印染废水进行吸附性能测试，制备的吸附材料具有吸附性能优越、成本低且制备工艺简单，符合绿色化学的主旨。在之前的研究中，吸附性能主要是受生物质炭的孔径所控制，但是本专利技术在实验中发现加入金属盐后的生物质炭在光照条件下处理印染废水中染料的能力增强，因为经过金属氧化物表面修饰的生物质炭加快了印染废水中染料的光降解。实施例1a）枫树球预处理：将收集好的枫树球，分别用乙醇和水清洗后，放入80℃的烘箱中烘干，随后将其研磨成粉，得到干燥后的预处理枫树球粉末；b）多孔性枫树球基生物质炭材料的制备：（1）将预处理后的枫树球粉末，置于马弗炉中450℃高温处理1~5h，用蒸馏水冲洗后，放入50～80℃的烘箱中烘干，得到枫树球基生物质炭，其扫描电镜图见图1(a)；（2）按每100ml金属盐溶剂加入1~4g枫树球基生物质炭，将枫树球基生物质炭浸泡在V（水）：V（金属盐）=100:1的溶液内，将混合的样品静置24h后,再将枫树球基生物质炭与溶液分离。将枫树球基生物质炭放入鼓风干燥箱内在85℃下干燥1h，将干燥的样品再次放入马弗炉中在500℃下高温处理1~5h，得到多孔性枫树球基生物质炭材料，其改性后生物质炭的BET（见图3）有所增强，由XPS图（见图4）也可看出改性后生物质炭表面成功附着了金属氧化物，改性前后扫描电镜对比见图1(b)，具体制备与改性过程见图2。c）多孔性枫树球基生物质炭材料加快印染废水中染料的光降解在吸附印染废水时，首先在烧杯中放入20ml废水原液，将其静置于太阳光下30min后，发现其在光照条件下自然光降解0.3mg/L。第二步采用了未改性生物质炭对其进行吸附，在烧杯中放入20ml废水原液，然后投入0.05g未改性生物质炭即普通生物质炭，在自然光照条件下吸附30min，吸附结束后将染料废水与生物质炭抽滤分离，将抽滤的废水放入紫外分光光度计中测其吸光度，测得吸光度值为0.048，废水中染料的残余浓度Ce为0.654mg/L,由公式qe=算出其平衡吸附量为6.456mg/g，其生物质炭本身对其印染废水中染料的吸附量为13.246mg/L。第三步在烧杯中放入20ml废水原液，投入0.05g改性后的生物质炭即本专利技术制备的多孔性枫树球基生物质炭材料，在自然光照条件下吸附30min，吸附结束后将染料废水与该炭材料抽滤分离，将抽滤的废水放入紫外分光光度计中测其吸光度，测得吸光度值为0.012,废水中染料的残余浓度Ce为0.124mg/L,由公式qe=算出其平衡吸附量为9.134mg/g，该炭材料本身对其染料废水的吸附量为9.134mg/L。通过对比染料本身的光降解率和未改性生物质炭的吸附量以及改性后的生物质炭吸附量的实验数据发现本专利技术制备的生物质炭材料在光照条件下加快了印染废水的光降解。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔性枫树球基生物质炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将预处理枫树球粉末，置于450±10 ℃下高温处理1~5 h，清洗，置于50～80 ℃下干燥，即得到枫树球基生物质炭；/n（2）按每100 ml金属盐溶液加入1~5 g枫树球基生物质炭，将该生物质炭浸泡在金属盐溶液内，静置至少24 h后，过滤分离，分离后将所得固体置于85 ±5 ℃下干燥1 h，然后置于500±20 ℃下高温处理1~5 h，所得产品即为所述的炭材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔性枫树球基生物质炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将预处理枫树球粉末，置于450±10℃下高温处理1~5h，清洗，置于50～80℃下干燥，即得到枫树球基生物质炭；
（2）按每100ml金属盐溶液加入1~5g枫树球基生物质炭，将该生物质炭浸泡在金属盐溶液内，静置至少24h后，过滤分离，分离后将所得固体置于85±5℃下干燥1h，然后置于500±20℃下高温处理1~5h，所得产品即为所述的炭材料。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将枫树球分别用乙醇和水清洗后，置于50～80℃下干燥，随后将其研磨成粉，即得到干燥的预处理枫树球粉末。


3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫鹏程，沈骏宇，尹凡，朱森，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32