一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法，属于功能材料领域。利用不同氧化性单一或混酸溶液处理轻烧粉制备得到饱和混合镁盐溶液，利用梯度氧化性镁盐控制原位氧化速度进而调控氧化镁改性生物质炭材料孔结构，通过宏观可操作的温度、加入量、混合金属镁盐等参数实现原位氧化调控孔径分布，可用于废水吸附，催化等材料。将氧化镁改性多孔生物质炭转变为高性能平台，为氧化镁改性生物质炭多孔材料功能化提供方法基础。该方法操作简单，适合于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法
本专利技术属于吸附剂材料领域，特别涉及一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法。
技术介绍
随着世界人口不断增加，粮食增产而使用大量肥料所产生的环境水体污染日益严峻，当水体中磷元素增加至0.2mg/L，水体富营养化，水体中植物失控生长，造成鱼类及其他生物大量死亡。因此，有效分离水体中磷元素对于全世界人民粮食安全至关重要。目前，现有水体磷元素处理方法包括，沉淀，吸附，膜分离等技术，其中，吸附法、光催化等方法具有易分离，成本低等优势被广泛地应用。材料吸附、催化等性能与材料比表面积、反应活性息息相关。生物质炭(BC)可以在氧化镁等金属氧化物改性作用下形成具有较高磷、氮、重金属、二氧化碳等吸附性能以及良好催化性能的氧化镁改性生物质炭复合材料，使用生物质构筑复合材料具有工艺简单、廉价、可再生易得以及吸附性能好等优点。但复合材料存在孔结构不足、孔径大小分布不合理限制了其性能。本专利基于复合金属盐氧化技术原位构筑多孔氧化镁改性生物质材料，引入梯度氧化性镁盐控制原位氧化速度进而调控氧化镁改性生物质炭孔径，建立以宏观可操作的温度、原料量、酸比例等参数为“档位”驱动原位氧化调控孔径分布的方法。该技术工艺简单，适合于工业化生产。
技术实现思路
一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法，其特征在于：所述的高孔隙率氧化镁改性生物质炭具有丰富的孔结构，且孔结构可调控，其制备方法如下：（1）酸浸：轻烧粉用混合酸溶液浸出，控制pH=3～5，过滤得到酸浸后混合镁盐溶液；（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入生物质，在室温条件下震荡3～24小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在50～110℃内烘干箱内干燥除去水分，得到混合镁盐改性生物质；（3）热解：得到混合镁盐改性生物质放入400～1000℃高温炉中惰性气体氛围下进行高温处理0.5～8小时，升温速度1-30℃/min，高孔隙率氧化镁改性生物质炭；（4）所述的酸溶液为硝酸、亚硫酸、硫酸、盐酸、柠檬酸、草酸的任意一种或几种混合；（5）所述的生物质为花生壳、稻壳、椰壳、秸秆、禽畜粪便、木材、海藻的任意一种或几种混合；（6）所述的轻烧粉中镁与生物质质量比为镁元素：生物质=3～25:100，优选的为20:100。通过改变酸溶液中硝酸、亚硫酸、硫酸、盐酸、柠檬酸、草酸不同酸比例、热解温度、热解速度实现氧化镁改性生物质炭孔径的调控。本专利技术的有益效果本专利技术研制的一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法，有效的提升了氧化镁改性生物质炭孔隙率及孔结构分布，可通过大孔、介孔、微孔的科学调控，提升材料的吸附、催化性能，同时基于材料的孔结构实现氧化镁活性位点的粒径调控，促进相关领域发展。同时，该技术工艺简单，适合于工业化生产。附图说明：图1为本专利技术实施例1中产品SEM图；图2为本专利技术实施例2中产品SEM图；图3为本专利技术实施例3中产品SEM图；图4为本专利技术实施例4中产品SEM图。具体实施方式下面通过实施例进一步阐述本专利技术，本实施例不会对本专利技术构成限制。本专利技术中的技术方案列举的工艺参数的上下线取值、区间都能实现本专利技术要求的产品。实施例1（1）酸浸：轻烧粉与混合酸溶液（硝酸与盐酸质量比1:1）浸出，控制pH=4，过滤得到酸浸后混合镁盐溶液；（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入花生壳（镁元素与花生壳质量比20:100），在室温条件下震荡24小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在80℃内烘干箱内干燥除去水分，升温速度15℃/min，得到混合镁盐改性花生壳；（3）热解：得到混合镁盐改性花生壳放入800℃高温炉中氮气氛围进行高温处理1小时，得到孔径够丰富的高孔隙率氧化镁改性生物质炭，形貌见图1。实施例2（1）酸浸：轻烧粉与硝酸溶液浸出，控制pH=4，过滤得到酸浸后硝酸镁溶液；（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入花生壳（镁元素与花生壳质量比20:100），在室温条件下震荡24小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在80℃内烘干箱内干燥除去水分，得到混合镁盐改性花生壳；（3）热解：得到混合镁盐改性花生壳放入800℃高温炉中氮气氛围进行高温处理1小时，升温速度10℃/min，得到高孔隙率氧化镁改性生物质炭，其孔结构与实施例1产物相比有所提升，形貌见图2。实施例3（1）酸浸：轻烧粉与混合酸溶液（硫酸与盐酸质量比1:1）浸出，控制pH=4，过滤得到酸浸后混合镁盐溶液；（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入花生壳（镁元素与花生壳质量比20:100），在室温条件下震荡24小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在80℃内烘干箱内干燥除去水分，得到混合镁盐改性花生壳；（3）热解：得到混合镁盐改性花生壳放入800℃高温炉中氮气氛围进行高温处理1小时，升温速度5℃/min，得到高孔隙率氧化镁改性生物质炭，其孔结构与实施例1产物相比有所下降，形貌见图3。实施例4（1）酸浸：轻烧粉与盐酸浸出，控制pH=5，过滤得到酸浸后氯化镁溶液；（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入花生壳（镁元素与花生壳质量比15:100），在室温条件下震荡10小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在90℃内烘干箱内干燥除去水分，得到混合镁盐改性花生壳；（3）热解：得到混合镁盐改性花生壳放入600℃高温炉中氮气氛围进行高温处理1小时，升温速度10℃/min，得到高孔隙率氧化镁改性生物质炭，其孔结构与实施例3产物相比有所下降，形貌见图4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法，其特征在于：所述的高孔隙率氧化镁改性生物质炭具有丰富的孔结构，且孔结构可调控，其制备方法如下：/n（1）酸浸：轻烧粉用混合酸溶液浸出，控制pH=3～5，过滤得到酸浸后混合镁盐溶液；/n（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入生物质，在室温条件下震荡3～24小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在50～110℃内烘干箱内干燥除去水分，得到混合镁盐改性生物质；/n（3）热解：得到混合镁盐改性生物质放入400～1000℃高温炉中惰性气体氛围高温处理0.5～8小时，升温速度1-30℃/min，高孔隙率氧化镁改性生物质炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法，其特征在于：所述的高孔隙率氧化镁改性生物质炭具有丰富的孔结构，且孔结构可调控，其制备方法如下：
（1）酸浸：轻烧粉用混合酸溶液浸出，控制pH=3～5，过滤得到酸浸后混合镁盐溶液；
（2）浸渍：向混合镁盐溶液中加入生物质，在室温条件下震荡3～24小时，镁盐充分浸渍到生物质内部，混合物直接在50～110℃内烘干箱内干燥除去水分，得到混合镁盐改性生物质；
（3）热解：得到混合镁盐改性生物质放入400～1000℃高温炉中惰性气体氛围高温处理0.5～8小时，升温速度1-30℃/min，高孔隙率氧化镁改性生物质炭。


2.根据权利要求1所述的一种利用轻烧粉合成高孔隙率氧化镁改性生物质炭的方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海，王婉婷，刘海燕，陈红，杨云洪，邓信忠，薛志爽，张京京，付晓伟，张瑞十，
申请(专利权)人：营口理工学院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21