一种花生壳基生物炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种花生壳基生物炭及其制备方法和应用。本发明专利技术的花生壳基生物炭的制备方法包括以下步骤：先用硅酸钠溶液浸泡花生壳，再置于保护气氛中进行热解，即得花生壳基生物炭。本发明专利技术通过硅酸钠的作用在生物炭上引入二氧化硅，影响源于生物炭的碳酸钙形态，提高了生物炭自身所含金属离子Ca

【技术实现步骤摘要】
一种花生壳基生物炭及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物质应用
，具体涉及一种花生壳基生物炭及其制备方法和应用。
技术介绍
磷是水环境中的一项基本营养物质，也是人类和各种动植物生存必不可少的元素。天然环境中磷的浓度较低，主要是因为磷容易被动植物吸收。含磷生活污水和含磷工业废水会导致水环境中的磷含量超标，水环境中磷含量过高则是造成水体富营养化的重要原因，而水体富营养化已经逐渐成为影响全球可持续发展的环境问题之一。水体富营养化不仅会造成藻类和浮游生物大量繁殖，使水中的溶解氧降低，水生生物大面积死亡，最终降低了生物多样性和稳定性，而且还会影响水质以及影响人类的正常生活。因此，采用有效的措施控制水体中磷的含量至关重要。目前，常用除磷方法有化学法、生物法和吸附法。化学法除磷效率高且稳定，但污泥的处理处置一直是广受困扰的问题，且该方法的投资和运行费用较高。生物法除磷运行费用低、耗能低、操作管理简单，但可能会存在磷再次释放的问题，且稳定性较差。吸附法除磷具有操作简单、高效、快速、成本较低的优势，是最具实际应用前景的除磷方法。吸附法除磷的关键在于获得性能优异的吸附剂。目前，在各种吸附剂中，生物炭因具有原料来源广泛、容易获取等优势，且还可以实现废弃物的资源化利用，受到了国内外研究人员的广泛关注。然而，现有的生物炭材料对于磷的吸附效果很低，根本就无法满足实际应用需求。因此，亟需开发一种对磷的吸附效果更加优异的生物炭。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种花生壳基生物炭及其制备方法和应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种花生壳基生物炭的制备方法包括以下步骤：先用硅酸钠溶液浸泡花生壳，再置于保护气氛中进行热解，即得花生壳基生物炭。优选的，一种花生壳基生物炭的制备方法包括以下步骤：先将花生壳粉碎和过筛，再用硅酸钠溶液浸泡，再置于保护气氛中进行热解，再进行研磨和过筛，即得花生壳基生物炭。优选的，所述花生壳、硅酸钠溶液的添加量比为1g:3mL～1g:30mL。优选的，所述花生壳进行过干燥处理，干燥温度为60℃～80℃。优选的，所述硅酸钠溶液的质量分数为1％～10％。优选的，所述浸泡的时间为2h～4h。优选的，所述保护气氛为氮气气氛。优选的，所述热解在650℃～750℃下进行，升温速率为2℃/min～10℃/min，保温时间为1h～3h。优选的，所述过筛为过60目筛。本专利技术的原理：花生壳的主要结晶矿物碳酸钙含量较高，而碳酸钙对磷的去除影响较大，但现有技术并未使其得到充分利用(现有技术是通过外加金属离子改性以提高生物炭对污染物的去除能力，而忽视了生物炭自身所含有的金属离子)。花生壳生物炭上的结晶矿物主要是碳酸钙，碳酸钙可以作为磷的吸附剂，其对磷的去除作用取决于离解到溶液中Ca2+的含量。碳酸钙有无定形和晶体两种形态，无定形碳酸钙不稳定，易迅速转变为结晶态。二氧化硅对于碳酸钙晶体的形成过程影响较大，而碳酸钙的形态将影响其溶解度的大小。本专利技术通过硅酸钠的作用在生物炭上引入二氧化硅，影响源于生物炭的碳酸钙形态，提高了生物炭自身所含金属离子Ca2+的反应活性，进而可以提高对污水中磷的去除能力。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过硅酸钠的作用在生物炭上引入二氧化硅，影响源于生物炭的碳酸钙形态，提高了生物炭自身所含金属离子Ca2+的反应活性，得到的花生壳基生物炭对污水中磷的去除能力强，且其制备工艺简单，适合大面积推广应用。附图说明图1为实施例1～5和对比例的花生壳基生物炭对磷的吸附量测试结果图。图2为实施例4和对比例的花生壳基生物炭在不同pH下对磷的吸附量测试结果图。图3为实施例4和对比例的花生壳基生物炭在不同浓度的磷溶液中对磷的吸附量测试结果图。图4为实施例4和对比例的花生壳基生物炭与磷反应前后的XRD图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。实施例1：一种花生壳基生物炭，其制备方法包括以下步骤：1)将花生壳用去离子水洗涤3次，再70℃干燥48h，再粉碎后过60目筛，得到花生壳粉末；2)将10g的花生壳粉末加入150mL质量分数1％的硅酸钠溶液中，进行搅拌，再置于25℃的摇床中以150r/min的转速振荡3h，离心，将离心得到的固体置于烘箱中80℃烘24h，得到花生壳基生物质；3)将花生壳基生物质放入刚玉方舟，再置于管式炉内，在氮气氛围下以5℃/min的速率升温至700℃，再700℃保持2h，再冷却至室温，取出研磨，过60目筛，得到花生壳基生物炭。实施例2：一种花生壳基生物炭，其制备方法包括以下步骤：1)将花生壳用去离子水洗涤3次，再70℃干燥48h，再粉碎后过60目筛，得到花生壳粉末；2)将10g的花生壳粉末加入150mL质量分数3％的硅酸钠溶液中，进行搅拌，再置于25℃的摇床中以150r/min的转速振荡3h，离心，将离心得到的固体置于烘箱中80℃烘24h，得到花生壳基生物质；3)将花生壳基生物质放入刚玉方舟，再置于管式炉内，在氮气氛围下以5℃/min的速率升温至700℃，再700℃保持2h，再冷却至室温，取出研磨，过60目筛，得到花生壳基生物炭。实施例3：一种花生壳基生物炭，其制备方法包括以下步骤：1)将花生壳用去离子水洗涤3次，再70℃干燥48h，再粉碎后过60目筛，得到花生壳粉末；2)将10g的花生壳粉末加入150mL质量分数5％的硅酸钠溶液中，进行搅拌，再置于25℃的摇床中以150r/min的转速振荡3h，离心，将离心得到的固体置于烘箱中80℃烘24h，得到花生壳基生物质；3)将花生壳基生物质放入刚玉方舟，再置于管式炉内，在氮气氛围下以5℃/min的速率升温至700℃，再700℃保持2h，再冷却至室温，取出研磨，过60目筛，得到花生壳基生物炭。实施例4：一种花生壳基生物炭，其制备方法包括以下步骤：1)将花生壳用去离子水洗涤3次，再70℃干燥48h，再粉碎后过60目筛，得到花生壳粉末；2)将10g的花生壳粉末加入150mL质量分数8％的硅酸钠溶液中，进行搅拌，再置于25℃的摇床中以150r/min的转速振荡3h，离心，将离心得到的固体置于烘箱中80℃烘24h，得到花生壳基生物质；3)将花生壳基生物质放入刚玉方舟，再置于管式炉内，在氮气氛围下以5℃/min的速率升温至700℃，再700℃保持2h，再冷却至室温，取出研磨，过60目筛，得到花生壳基生物炭。实施例5：一种花生壳基生物炭，其制备方法包括以下步骤：1)将花生壳用去离子水洗涤3次，再70℃干燥48h，再粉碎后过60目筛，得到花生壳粉末；2)将10g的花生壳粉末加入150mL质量分数10％的硅酸钠溶液中，进行搅拌，再置于25℃的摇床中以150r/min的转速振荡3h，离心，将离心得到的固体置于烘箱中80℃烘24h，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花生壳基生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先用硅酸钠溶液浸泡花生壳，再置于保护气氛中进行热解，即得花生壳基生物炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种花生壳基生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先用硅酸钠溶液浸泡花生壳，再置于保护气氛中进行热解，即得花生壳基生物炭。


2.根据权利要求1所述的花生壳基生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将花生壳粉碎和过筛，再用硅酸钠溶液浸泡，再置于保护气氛中进行热解，再进行研磨和过筛，即得花生壳基生物炭。


3.根据权利要求1或2所述的花生壳基生物炭的制备方法，其特征在于：所述花生壳、硅酸钠溶液的添加量比为1g:3mL～1g:30mL。


4.根据权利要求1或2所述的花生壳基生物炭的制备方法，其特征在于：所述硅酸钠溶液的质量分数为1％～10％。


5.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小平，赵敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44