一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法和应用技术

一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法和应用，它涉及一种改性生物炭的制备方法及应用。本发明专利技术的目的是要解决现有重金属污染土壤使用的修复剂存在制备方法复杂，成本高，修复不稳定和修复效果不明显的问题。方法：一、制备生物炭；二、偶联剂改性；三、接枝超支化甘油。超支化甘油修饰的生物炭用于修复重金属污染土壤。本发明专利技术工艺简单，经济环保，适合工业化生产。本发明专利技术可获得一种超支化甘油修饰的生物炭。炭。炭。

【技术实现步骤摘要】
一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种改性生物炭的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]重金属污染是当今污染面积最广、危害最大的环境问题之一，土壤中重金属因其长期性、不可逆性、隐蔽性等特点而备受关注。土壤中含有重金属，不仅影响作物的生长，作物的质量和品质，还可以通过食物链关系直接或间接的方式进入到人体中，严重威胁人体健康。目前，我国受污染的耕地约为总耕地的8.3％，大约有10万平方千米耕地被污染，而其中大约90％与重金属污染有关。
[0003]目前，重金属污染土壤治理方法主要包括物理法、化学法和生物修复技术，物理法包括翻土法、热处理分离和隔离包埋等。化学法包括固化法、生物解毒法、电动修复法、稳定化法等。传统的物理修复方法如填埋、物理喷淋、翻土修复等工程成本高，而且导致土壤结构破坏。生物修复方法存在修复效率低、成本高等问题。稳定化法是通过向污染土壤中掺入稳定剂以改变重金属的形态从而降低重金属污染溶解度、可迁移性和毒性，以降低土壤中重金属污染的生态环境危害性。但是，目前现有重金属污染土壤使用的修复剂存在制备方法复杂，成本高，修复不稳定和修复效果不明显的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是要解决现有重金属污染土壤使用的修复剂存在制备方法复杂，成本高，修复不稳定和修复效果不明显的问题，而提供一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法和应用。
[0005]一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0006]一、制备生物炭：
[0007]①
、将玉米秸秆粉末与氢氧化钾溶液混合，再转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，将不锈钢高压反应釜从室温以10℃/min～40℃/min的升温速率升温至190℃～200℃，再在190℃～200℃反应20h～24h，得到反应产物；
[0008]②
、对步骤一
①
得到的反应产物进行干燥，再将干燥的反应产物置于管式炉中，向管式炉中通入氮气，再将管式炉升温至600℃～650℃，在氮气保护下热解，得到生物炭；
[0009]二、偶联剂改性：
[0010]将偶联剂分散到乙醇溶液中，调节乙醇溶液的pH值至3～4，得到水解的偶联剂溶液；将生物炭加入到水解的偶联剂溶液中，再转移到反应釜中，在温度为40℃～50℃、反应压力为15MPa～20MPa和搅拌条件下反应，反应结束后，将生物炭取出，使用去离子清洗至中性，得到偶联剂改性的生物炭；
[0011]三、接枝超支化甘油：
[0012]将偶联剂改性的生物炭浸入到超支化聚甘油的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，再在温度为100℃～150℃下改性3h～5h，得到超支化甘油修饰的生物炭。
[0013]本专利技术的原理及有益效果：
[0014]一、本专利技术以玉米秸秆粉末为原料，采用水热法制备类腐殖质然后进行热解制备生物炭，生物炭表面接枝偶联剂后再接枝超支化聚甘油，超支化聚甘油表面的羟基可以与土壤中的镉、铬、锌、铜和铅发生反应，使重金属形成稳定的化学形态并固定再材料表面，阻止了镉、铬、锌、铜和铅在环境中迁移和扩散；
[0015]二、本专利技术制备的超支化甘油修饰的生物炭表现出较高的表面活性，向土壤中添加本专利技术制备的超支化甘油修饰的生物炭显著降低了土壤中镉、铬、锌、铜和铅的含量，其中镉的吸附量可达45.33mg/g，铬的吸附量可达44.96mg/g，锌的吸附量可达45.92mg/g，铜的吸附量可达46.14mg/g，铅的吸附量可达46.35mg/g；
[0016]三、本专利技术以玉米秸秆粉末为原料，来源广泛，价格低廉，降低了产品成本；
[0017]四、本专利技术工艺简单，经济环保，适合工业化生产。
[0018]本专利技术可获得一种超支化甘油修饰的生物炭。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备的超支化甘油修饰的生物炭的SEM图。
具体实施方式
[0020]以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。
[0021]具体实施方式一：本实施方式一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法是按以下步骤完成的：
[0022]一、制备生物炭：
[0023]①
、将玉米秸秆粉末与氢氧化钾溶液混合，再转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，将不锈钢高压反应釜从室温以10℃/min～40℃/min的升温速率升温至190℃～200℃，再在190℃～200℃反应20h～24h，得到反应产物；
[0024]②
、对步骤一
①
得到的反应产物进行干燥，再将干燥的反应产物置于管式炉中，向管式炉中通入氮气，再将管式炉升温至600℃～650℃，在氮气保护下热解，得到生物炭；
[0025]二、偶联剂改性：
[0026]将偶联剂分散到乙醇溶液中，调节乙醇溶液的pH值至3～4，得到水解的偶联剂溶液；将生物炭加入到水解的偶联剂溶液中，再转移到反应釜中，在温度为40℃～50℃、反应压力为15MPa～20MPa和搅拌条件下反应，反应结束后，将生物炭取出，使用去离子清洗至中性，得到偶联剂改性的生物炭；
[0027]三、接枝超支化甘油：
[0028]将偶联剂改性的生物炭浸入到超支化聚甘油的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，再在温度为100℃～150℃下改性3h～5h，得到超支化甘油修饰的生物炭。
[0029]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一
①
中将玉米秸秆粉末与氢氧化钾溶液混合，再转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，将不锈钢高压反应釜从室温以20℃/min的升温速率升温至190℃，再在190℃反应22h，得到反应产
物。其它步骤与具体实施方式一相同。
[0030]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一
①
中所述的氢氧化钾溶液的浓度为0.6mol/L；玉米秸秆粉末与氢氧化钾的质量比为50g:3g。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
[0031]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一
②
中所述的热解时间为1h～3h；步骤一
②
中所述的升温速率为10℃/min～15℃/min；步骤一
②
中所述的干燥的温度为90℃～100℃。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
[0032]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中所述的偶联剂为KH550或KH560；步骤二中所述的生物炭的质量与水解的偶联剂溶液的体积比为(2g～8g):50mL。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
[0033]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法，其特征在于一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法是按以下步骤完成的：一、制备生物炭：
①
、将玉米秸秆粉末与氢氧化钾溶液混合，再转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，将不锈钢高压反应釜从室温以10℃/min～40℃/min的升温速率升温至190℃～200℃，再在190℃～200℃反应20h～24h，得到反应产物；
②
、对步骤一
①
得到的反应产物进行干燥，再将干燥的反应产物置于管式炉中，向管式炉中通入氮气，再将管式炉升温至600℃～650℃，在氮气保护下热解，得到生物炭；二、偶联剂改性：将偶联剂分散到乙醇溶液中，调节乙醇溶液的pH值至3～4，得到水解的偶联剂溶液；将生物炭加入到水解的偶联剂溶液中，再转移到反应釜中，在温度为40℃～50℃、反应压力为15MPa～20MPa和搅拌条件下反应，反应结束后，将生物炭取出，使用去离子清洗至中性，得到偶联剂改性的生物炭；三、接枝超支化甘油：将偶联剂改性的生物炭浸入到超支化聚甘油的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，再在温度为100℃～150℃下改性3h～5h，得到超支化甘油修饰的生物炭。2.根据权利要求1所述的一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法，其特征在于步骤一
①
中将玉米秸秆粉末与氢氧化钾溶液混合，再转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，将不锈钢高压反应釜从室温以20℃/min的升温速率升温至190℃，再在190℃反应22h，得到反应产物。3.根据权利要求1所述的一种超支化甘油修饰的生物炭的制备方法，其特征在于步骤一
①
中所述的氢氧化钾溶液的浓度为0.6mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩媛媛，李莹莹，佟佳缘，何婷，
申请(专利权)人：哈尔滨学院，
类型：发明
国别省市：