一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，属于生物炭技术领域，该能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法步骤为：混合湿地生植物和膨化鱼粉为掺氮生物炭混合基炭前体；将混合基炭前体浸渍于造孔活化剂溶液中，均匀搅拌后静置；对浸渍后的活化混合基炭前体进行水热炭化处理；取出反应产物，清洗、烘干，得生物炭。本发明专利技术的生物炭以废弃的湿地生植物和膨化鱼粉作为炭前体，不仅实现了废弃生物质的资源重复利用，而且制备出了具有丰富的高氮官能团生物炭，该生物炭具有优异的比表面积，有利于提高其污染物吸附效果，尤其对重金属和药物的吸附能力较好，而且本发明专利技术的制备工艺简单，生产周期短，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物炭
，具体而言，涉及一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法。

技术介绍

[0002]生物炭是一种多孔含碳物质，主要由碳元素组成，同时也含有氢、氧、硫、氮等元素，以及一些无机矿物质，有着丰富的内部孔隙结构和比较高的比表面积。在强酸、强碱、高温、高压等极端条件下都极为稳定，故被广泛地应用于对气相和液相中有害物质(如有机污染物和重金属污染物)的吸附、净化处理，已经在食品、医药、环保、化工、国防、农业以及人们衣食住行的各个方面发挥重要作用。
[0003]湿地生植物的根茎(如芦苇、纸莎草、藨草、旱伞草和水葱等)，果实壳(菱角皮、莲子皮和芡实皮等)产量丰富，没有得到较好的废物利用，常被当做垃圾废料处理。膨化鱼粉为干鱼加工产品，其主要成分为粗蛋白。
[0004]高氮官能团排放出去，会给人体和环境造成的伤害，具体危害如下：
[0005]1、会造成水体富营养化。也就是当水体中的总氮含量超标时，会促进藻类植物的过度繁殖；2、会消耗水中的氧气。藻类的大量繁殖，消耗水体中大量的溶解氧，从而使得水体中溶解氧含量逐渐下降；3、增加总氮的处理难度。一般情况下生物处理方法中，由于水体的富营养化，大量的藻类和水生物繁殖使得滤池堵塞，破坏了它们的正常运行，对人体及生物有危害作用。水中的氨可转化为亚硝酸盐和硝酸盐，对人体是有潜在的威胁的
[0006]目前，生物炭制备通常采用含木制纤维素材料(如木材、竹子、煤炭等)为碳质原料，经粉碎、活化、加热碳化、洗涤净化、研磨粒化等工序完成。制备生物质生物炭，多采用热解炭化法，碳化过程高达600～700℃，需要消耗大量能源和优质木材，而且会产生大量有毒气体，如二噁英。同时，生物炭传统化学改性剂如HNO3、HClO、O3等，价格昂贵，同时清洗废液也加大了末端处理成本，污染环境，且制备出的生物炭吸附能力一般。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，能够解决制备生物炭时消耗大量能源和优质木材、产生大量有毒气体、生物炭传统化学改性剂价格昂贵、污染环境、吸附能力一般的问题。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]本专利技术提供一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，其中，具体包括以下步骤：
[0010]S10：将湿地生植物和膨化鱼粉为原料粉碎制备混合基炭前体；
[0011]S20：将所述混合基炭前体浸渍于造孔剂溶液中；
[0012]S30：对浸渍后的混合基炭前体进行水热炭化；
[0013]S40：对水热炭化后的物质进行清洗、干燥和研磨。
[0014]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法还可以做如下改进:
[0015]其中，所述湿地生植物选用湿地生植物的根茎、果实壳，所述植物根茎为芦苇、莎草科植物、藨草、旱伞草和水葱，所述果实壳为菱角皮、莲子皮、芡实皮，所述莎草科植物为纸莎草、藨草、菱角皮、芡实皮以及莲子皮。
[0016]其中，其中，S10中所述膨化鱼粉的加入量占膨化鱼粉与湿地生植物总量的1
‑
3wt％。
[0017]其中，其中，S10中的所述湿地生植物和所述膨化鱼粉需粉碎，粉碎后的粒径均为0.3
‑
1mm。
[0018]其中，其中，S30中所述水热炭化处理的温度为200～250℃，反应时间为10～15h。
[0019]其中，其中，S20中所述造孔活化剂的用量与混所述合炭前体的质量比为1:1～3:1。
[0020]其中，其中，S30中所述浸渍时间为10
‑
15h，浸渍期间为密封状态。
[0021]其中，S40的具体步骤包括：
[0022]第一步：使用煮沸的去离子水对水热炭化后的物质进行洗涤，洗涤至洗涤废液的pH接近中性，即pH维持在6.5
‑
7.0；
[0023]第二步：在100
‑
110℃的条件下干燥10h；
[0024]第三步：将干燥后的物质研磨为200目筛的粒度。
[0025]本专利技术提供一种能够去除高氮官能团的生物炭，采用权利要求1
‑
8所述的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法所制成的生物炭。
[0026]本专利技术提供一种能够去除高氮官能团的生物炭的应用，采用权利要求9所述的一种能够去除高氮官能团的生物炭在废水重金属和药物领域中的应用。
[0027]与现有技术相比较，本专利技术提供的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法的有益效果是：本专利技术采用较低的生物炭化温度，节约了大量能源，避免了有毒污染物的副产物产生；本专利技术采用的炭前体(湿地生植物和膨化鱼粉)均采自农业废料，废弃资源重复利用，既降低了生产成本又保护了生态环境；本专利技术的生物炭各项物理指标都较为优秀，尤其平均比表面积，平均微孔比表面积，平均孔隙体积等物理参数都优于市面上大多数生物炭；本专利技术的生物炭N/O官能团含量多，其对重金属和药物吸附能力较好，实现了废弃生物质的资源重复利用，而且制备出了具有丰富的高氮官能团生物炭，该生物炭具有优异的比表面积，有利于提高其污染物吸附效果，尤其对重金属和药物的吸附能力较好，而且本专利技术的制备工艺简单，生产周期短，成本低，能够解决制备生物炭时消耗大量能源和优质木材、产生大量有毒气体、生物炭传统化学改性剂价格昂贵、污染环境的问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法的流程图
[0030]图2为种能够去除高氮官能团的生物炭电镜扫描图，其中A为添加1wt％膨化鱼粉制备得到生物炭；B为不添加膨化鱼粉制备得到的生物炭。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S10：将湿地生植物和膨化鱼粉为原料粉碎后制备混合基炭前体；S20：将所述混合基炭前体浸渍于造孔剂溶液中；S30：对浸渍后的混合基炭前体进行水热炭化；S40：对水热炭化后的物质进行清洗、干燥和研磨。2.根据权利要求1所述的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，其特征在于，所述湿地生植物选用湿地生植物的根茎、果实壳，所述植物根茎为芦苇、莎草科植物、藨草、旱伞草和水葱，所述果实壳为菱角皮、莲子皮、芡实皮，所述莎草科植物为纸莎草、藨草、菱角皮、芡实皮以及莲子皮。3.根据权利要求1所述的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，其特征在于，其中，S10中所述膨化鱼粉的加入量占膨化鱼粉与湿地生植物总量的1
‑
3wt％。4.根据权利要求1所述的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，其特征在于，其中，S10中的所述湿地生植物和所述膨化鱼粉粉碎后的粒径均为0.3
‑
1mm。5.根据权利要求1所述的一种能够去除高氮官能团的生物炭及其制备方法，其特征在于，其中，S30中所述水热炭化处理的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩瑞，王胜涛，王振兴，于浩泉，高焓，孙亚芹，刘志康，陈宇，杨继源，
申请(专利权)人：中建八局发展建设有限公司，
类型：发明
国别省市：