一种重金属吸附改性生物炭及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属吸附改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：S1取油茶壳粉末，加入0.01

【技术实现步骤摘要】
一种重金属吸附改性生物炭及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物炭领域，具体为一种重金属吸附改性生物炭及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着工业的不断技术升级，经济得到了长足的进步，但是在工业发展的背后，也产生了大量的工业污水。由于环保意识的薄弱，大量的工业污水进入了生态系统，造成了水质的严重恶化。近年来食品和生鲜中均检测出大量的重金属离子残留，对于国内的食品安全和环境安全都有严重的后果。随着工业化污水的大量无序排放，这种变化会逐渐对水土造成长期的重金属化影响。
[0003]生物炭由于其易得性、经济性、孔隙结构相对较多、比表面积较大、表面官能团较多的优点，广泛的应用在重金属吸附领域。但是生物炭的种类相对较多，其孔隙结构和比表面积相差较大，而油茶壳基的生物炭其孔隙结构好，比表面积大，但是其改性过程中对于孔隙率和比表面积的改进相对较小，难以得到更大的优化效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种孔隙结构好、比表面积大的重金属吸附改性生物炭，并利用活化剂活化的制备方法。
[0005]本专利技术为了达到此目的，采用如下的技术方案：
[0006]一种重金属吸附改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1取油茶壳粉末，加入0.01
‑
0.05mol/L的高锰酸铵溶液和去离子水搅拌均匀后，加热后得到活化后的油茶壳粉末；
[0008]油茶壳粉末、高锰酸铵溶液、去离子水的质量比优选的为1:1
>‑
2:5
‑
8；优选的先加入油茶壳粉末后，在加入0.01
‑
0.05mol/L的高锰酸铵溶液，然后再加入去离子水搅拌10—30min，加热30
‑
60min后得到活化后的油茶壳粉末；
[0009]S2将活化后的油茶壳粉末依次用盐酸、氢氧化钾水洗后，用去离子水冲洗后过滤；
[0010]S2步骤中，通过0.1
‑
0.3mol/L的盐酸酸洗油茶壳粉末5min后，再通过0.1
‑
0.3mol/L的氢氧化钾碱洗5min后，再用去离子水冲洗到pH呈中性后过滤后静置2
‑
4小时后得到油茶壳粉末。
[0011]S3用氢氧化钾溶液、硫脲溶液与S2步骤后的油茶壳粉末搅拌后静置一段时间，然后过滤；
[0012]将油茶壳粉末、氢氧化钾溶液、硫脲溶液按质量比1:0.1
‑
0.3:0.2
‑
0.5的质量比进行调制，具体为先将油茶壳粉末倒入烧杯后，倒入0.1
‑
0.3mol/L的氢氧化钾溶液，再倒入0.2
‑
0.5mol/L的硫脲溶液，搅拌2
‑
5min后静置10
‑
15min后过滤。
[0013]S4将过滤后的油茶壳粉末用盐酸和蒸馏水洗涤到中性；
[0014]将过滤后的油茶壳粉末用0.2
‑
0.5mol/L的盐酸酸性后，再用蒸馏水洗涤到pH中性。
[0015]S5将油茶壳粉末放入坩埚中，放置于加热炉中恒温2
‑
4小时后得到三维网状的重金属吸附改性生物炭。
[0016]本专利技术还提供如下优选方案：
[0017]优选的，S1步骤中，所述高锰酸铵的添加量为10
‑
20mL。
[0018]优选的，S1步骤中，所述去离子水添加量为50
‑
80mL。
[0019]优选的，S1步骤中的油茶壳粉末、高锰酸铵溶液、去离子水的质量比优选为1:1
‑
2:5
‑
8。
[0020]优选的，S2步骤中，所述盐酸的浓度为0.1
‑
0.3mol/L。
[0021]优选的，S2步骤中，所述氢氧化钾的浓度为0.1
‑
0.3mol/L。
[0022]优选的，S3步骤中，氢氧化钾浓度为0.1
‑
0.3mol/L、硫脲浓度为0.2
‑
0.5mol/L。
[0023]优选的，S4步骤中，盐酸浓度为0.2
‑
0.5mol/L。
[0024]优选的，S5步骤中，加热升温到500
‑
600℃。
[0025]本专利技术还提供一种上述的重金属吸附改性生物炭的制备方法制备的重金属吸附改性生物炭。
[0026]优选的，所述的重金属吸附改性生物炭，其特征在于：所述重金属吸附改性生物炭的孔隙体积为1.2514cm3/g，比表面积为1752.6m2/g。
[0027]本专利技术的重金属吸附改性生物炭的制备方法通过活化、溶解、热解步骤，将油茶壳粉末制备成三维的重金属吸附改性生物炭。用BET分析了多孔碳材料的比表面积和孔径分布。多孔碳材料的吸附
‑
脱附等温线呈现出典型的IV型，出现了毛细管凝聚滞后现象，且孔径分布图呈现出材料以介孔为主。而由于高锰酸铵的活化造孔作用，孔隙体积为1.2514cm3/g,且比表面积高达1501.5m2/g。说明磷酸辅助热解有利于增加生物碳的比表面积和孔隙结构，这与扫描电镜结果相一致。而较大的比表面积和丰富的介孔结构能赋予生物炭对重金属污染物较强的吸附能力。重要的是，重金属污染物在催化剂表面的吸附时长也通过溶解过程穿透生物炭表层，造成了生物炭材料的三维结构，优化了重金属离子的吸附时长。使得油茶壳生物炭材料的吸附能力更强，吸附的时长也更优异。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例四的重金属吸附改性生物炭扫描电镜图。
具体实施方式
[0029]为了使本领域的技术人员更好地理解专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[0030]本专利技术公开了一种重金属吸附改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：
[0031]S1取油茶壳粉末，加入0.01
‑
0.05mol/L的高锰酸铵溶液和去离子水搅拌均匀后，加热后得到活化后的油茶壳粉末；
[0032]油茶壳粉末、高锰酸铵溶液、去离子水的质量比优选的为1:1
‑
2:5
‑
8；优选的先加入油茶壳粉末后，在加入0.01
‑
0.05mol/L的高锰酸铵溶液，然后再加入去离子水搅拌10—30min，加热30
‑
60min后得到活化后的油茶壳粉末；
[0033]高锰酸铵溶液由于其分解性较强，最好为现场制备后即刻使用。先在油茶壳粉末
中添加高锰酸铵溶液，搅拌均匀后，再倒入去离子水。倒入去离子水后搅拌10
‑
30min后使其混合均匀后，再加热到40
‑
60℃，恒温保持30
‑
60min，注意控制反应进程，最后得到油茶壳粉末。
[0034]S2将活化后的油茶壳粉末依次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属吸附改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1取油茶壳粉末，加入0.01
‑
0.05mol/L的高锰酸铵溶液和去离子水搅拌均匀后，加热后得到活化后的油茶壳粉末；S2将活化后的油茶壳粉末依次用盐酸、氢氧化钾水洗后，用去离子水冲洗后过滤；S3用氢氧化钾、硫脲溶液与S2步骤后的油茶壳粉末搅拌后静置一段时间，然后过滤；S4将过滤后的油茶壳粉末用盐酸和蒸馏水洗涤到中性；S5将油茶壳粉末放入坩埚中，放置于加热炉中恒温2
‑
4小时后得到三维网状的重金属吸附改性生物炭。2.根据权利要求1所述的重金属吸附改性生物炭的制备方法，其特征在于：S1步骤中，所述高锰酸铵的添加量为10
‑
20mL。3.根据权利要求1所述的重金属吸附改性生物炭的制备方法，其特征在于：S1步骤中，所述去离子水添加量为50
‑
80mL。4.根据权利要求1所述的重金属吸附改性生物炭的制备方法，其特征在于：S2步骤中，所述盐酸的浓度为0.1
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘明浩，苑立俭，任正昊，张伟洪，何旭涛，吴雪辉，
申请(专利权)人：广东宝华农业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：