一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法，该方法包括将费约果经生物酶解提取果胶后剩余的果肉残渣烘干后与氯化锌共同煅烧处理，得到的多孔碳经酸碱中和、去离子水处理、真空干燥后，研磨过筛即可制得。本发明专利技术公开的制备方法操作简单，制备的多孔碳表面具有丰富的孔状结构，能够高效地吸附亚甲基蓝。同时本发明专利技术公开的方法可以促进农业废弃物高值化利用，在生物活性成分富集、废水治理等方面有很好的应用前景。废水治理等方面有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能性天然生物质材料
，具体涉及到一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法。

技术介绍

[0002]活性炭是一种的无定形的碳基材料，具有高比表面积和高孔隙率结构。由于其良好的吸附性能和多孔结构，活性炭被广泛用于吸附水和空气中的污染物，以及作为能源储存、催化和电极的材料。目前，商业活性炭通常是以煤为原料生产的，煤作为前体，所以它受到煤的不可再生性的限制，而且其价格仍然很高。因此，人们将研究和开发的重点放在生物质活性炭上。当前，有关生物碳的报道已有较多报道，主要集中在原料的选择上，如各种植物的来源，以及植物的根、茎、叶、种子和果壳等。而对于果蔬的生物活性物质，特别是不溶性膳食纤维等来作为碳源的报道甚少。
[0003]不溶性膳食纤维是果蔬中的主要成分，也是果蔬加工中主要的丢弃物。利用该材料不仅实现了果蔬废渣的再利用，提升其应用价值，还能缓解其对环境造成的污染。前期对费约果果肉生物活性物质的提取研究发现，其不溶性膳食纤维占干物质含量的60％以上，如果不加以利用，会造成大量资源的浪费。因此，如何利用费约果不溶性膳食纤维基制备出吸附性能好、生产成本低的多孔生物炭是目前需要解决的主要问题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法，可以促进农业废弃物高值化利用，并获得富含多孔结构、吸附性能好的费约果不溶性膳食纤维基的多孔生物碳。
[0005]为达上述目的，本专利技术提供了一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将费约果残渣粉末与氯化锌共溶于去离子水中，冷冻干燥后制得混合物；
[0007](2)将混合物依次经煅烧、酸碱中和及真空干燥后，研磨过筛，制得基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物炭；
[0008]煅烧的过程包括：于保护气体氛围中以3
‑
5℃/min的升温速率升温至300
‑
700℃，煅烧1
‑
2h。
[0009]优选的，费约果残渣粉末通过以下方法制备得到：
[0010]将费约果经生物酶解提取果胶后剩余的果肉残渣烘干后粉碎，过60目筛制得。
[0011]优选的，费约果残渣粉末、氯化锌与去离子水的质量比为1:3
‑
5:100。
[0012]优选的，冷冻干燥的温度为
‑
60～
‑
50℃，冷冻干燥的时间为24h。
[0013]优选的，酸碱中和具体包括以下步骤：
[0014]将煅烧后的产物研磨后过60目筛，得到生物碳粉后使用酸溶液浸泡，再使用碱溶液浸泡后，去离子水反复清洗即可。
[0015]优选的，酸溶液为浓度为0.5
‑
2mol/L的盐酸溶液，酸溶液浸泡时间为8
‑
12min；碱溶液为浓度为0.5
‑
2mol/L的氢氧化钠溶液，碱溶液浸泡后的溶液pH为中性。
[0016]优选的，煅烧的过程包括：于氮气氛围中以5℃/min的升温速率升温至500℃，煅烧1h。
[0017]优选的，真空干燥的温度为
‑
60～
‑
50℃，真空干燥的时间为24h。
[0018]本专利技术还公开了上述基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法制备得到的基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳。
[0019]综上，本专利技术具有以下优点：
[0020]1、本专利技术的方法解决了费约果不溶性膳食纤维的利用问题，提高了其经济价值，可以促进农业废弃物高值化利用，为果蔬残渣的高效科学利用提供了一条新途径。
[0021]2、本专利技术提供一种多孔生物炭的制备方法，通过温和的反应条件与常规设备进行的操作，控制工艺的成本，确保生物炭的生产符合化工生产的特性，进而提高活性炭的大规模生产产量。
[0022]3、本专利技术制备的多孔生物碳富含多孔结构、吸附性能好，尤其是对亚甲基蓝具有较强的去除效果，可将材料应用于环境治理方面，扩大费约果不溶性膳食纤维的应用领域。
附图说明
[0023]图1为不同烧制温度下生物碳的SEM图；
[0024]图2为不同烧制温度下生物碳的XRD图；
[0025]图3为不同烧制温度下生物碳的FTIR图；
[0026]图4为不同烧制温度生物碳对亚甲基蓝的吸附能力。
具体实施方式
[0027]以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供了一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，包括以下步骤：
[0030](1)原料来自生物酶解提取果胶(费约果)后剩余的果肉残渣，将烘干后的果渣用中药打粉机进行粉碎后过60目筛。
[0031](2)称取1g果渣粉和4g氯化锌加入100mL去离子水中，利用磁力搅拌器以200rpm的速度连续搅拌4h，然后冷冻干燥。冷冻干燥的温度为
‑
56℃，冷冻干燥的时间为：24h。
[0032](3)将干燥后的混合物置于管式煅烧炉中，炉内充满氮气。以每分钟5℃的速度升温至500℃煅烧1h后，取出冷却至室温。
[0033](4)用玛瑙研钵研磨将步骤(3)得到的碳化的碳研磨成粉后过60目筛，得生物碳粉。
[0034](5)将研磨的生物碳粉末用1mol/L的盐酸溶液浸泡10min，再用1mol/L氢氧化钠进行酸碱中和得pH为中性，并用去离子水反复清洗去除杂质。
[0035](6)用冷冻干燥机对(5)制得的生物碳粉干燥备用。
[0036]实施例2
[0037]本实施例提供了一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，包括以下步骤：
[0038](1)原料来自生物酶解提取果胶(费约果)后剩余的果肉残渣，将烘干后的果渣用中药打粉机进行粉碎后过60目筛。
[0039](2)称取1g果渣粉和5g氯化锌加入100mL去离子水中，利用磁力搅拌器以200rpm的速度连续搅拌4h，然后冷冻干燥。冷冻干燥的温度为
‑
56℃，冷冻干燥的时间为：24h。
[0040](3)将干燥后的混合物置于管式煅烧炉中，炉内充满氮气。以每分钟3℃的速度升温至400℃煅烧1h后，取出冷却至室温。
[0041](4)用玛瑙研钵研磨将步骤(3)得到的碳化的碳研磨成粉后过60目筛，得生物碳粉。
[0042](5)将研磨的生物碳粉末用1mol/L的盐酸溶液浸泡10min，再用1mol/L氢氧化钠进行酸碱中和得pH为中性，并用去离子水反复清洗去除杂质。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将费约果残渣粉末与氯化锌共溶于去离子水中，冷冻干燥后制得混合物；(2)将混合物依次经煅烧、酸碱中和及真空干燥后，研磨过筛，制得基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物炭；所述煅烧的过程包括：于保护气体氛围中以3
‑
5℃/min的升温速率升温至300
‑
700℃，煅烧1
‑
2h。2.如权利要求1所述的基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，其特征在于，所述费约果残渣粉末通过以下方法制备得到：将费约果经生物酶解提取果胶后剩余的果肉残渣烘干后粉碎，过60目筛制得。3.如权利要求1所述的基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，其特征在于，所述费约果残渣粉末、氯化锌与去离子水的质量比为1:3
‑
5:100。4.如权利要求1所述的基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的温度为
‑
60～
‑
50℃，冷冻干燥的时间为24h。5.如权利要求1所述的基于费约果不溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，王清明，陈其阳，王丹，张猛，龙治坚，张瑜，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：