一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法技术

一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法，它涉及一种生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法。本发明专利技术要解决现有生物炭在水环境应用时，易团聚、不易回收及吸附位点有限的问题。制备方法：一、制备生物炭；二、改性生物炭；三、改性的生物炭/海藻酸钠的复合。本发明专利技术用于改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备。改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备。改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]环境污染已经严重到侵犯人类的根本利益，危害人类的健康，越来越多的研究者关注环境污染治理问题。生物炭具有表面孔隙发达、比表面积大、结构稳定、成本价格低、无二次污染、可再生的优点，是一种来源广泛的环境友好型材料，不仅在治理环境污染方面有着极其优异的效果，还可与其他材料复合，在各个邻域都有着超高的使用价值。但是生物炭是粉末状的，在水环境应用时，具有易团聚、不易分散的问题，在水环境治理时也不易被回收。因此，研究开发新型的、低价和高效的可回收的生物炭复合材料，已经成为生物炭用于水处理的发展和应用中的一个关键性科学技术问题。
[0003]生物炭是农林业废弃物在厌氧或完全缺氧的条件下，经高温(300℃
‑
700℃)热解而成的黑色固体，具有比表面积大、孔隙结构发达、吸附位点丰富、带隙小、螯合能力强、官能团少等特点，是一种优异的生物吸附材料。然而，生物炭的性质受其原材料和热解条件的影响很大，未经改性或者功能化修饰的生物炭具有有限的吸附位点，限制了其在实际废水处理中的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决现有生物炭在水环境应用时，易团聚、不易回收及吸附位点有限的问题，而提供一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法。
[0005]一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0006]一、制备生物炭：
>[0007]利用锡纸包裹玉米秸秆粉末并排出空气，然后置于坩埚中，盖上盖子，最后置于马弗炉中，在热解温度为350℃～650℃的条件下，热解1h～3h，待马弗炉自然冷却后密封保存，得到生物炭；
[0008]二、改性生物炭：
[0009]将生物炭、三氯化铝、氯化镁及去离子水混合均匀，然后调节pH为9～10，在温度为70℃～80℃的条件下，反应2天～3天，最后清洗、抽滤、烘干并密封保存，得到改性的生物炭；
[0010]所述的生物炭的质量与三氯化铝的摩尔比为5g:(0.01～0.02)mol；所述的生物炭的质量与氯化镁的摩尔比为5g:(0.03～0.04)mol；
[0011]三、改性的生物炭/海藻酸钠的复合：
[0012]将改性的生物炭加入到海藻酸钠溶液中并混合均匀，得到混合溶液，在搅拌的条件下，将混合溶液滴入到硝酸钙溶液中，滴加完成后停止搅拌，静止物理交联反应20h～30h，最后清洗，即完成改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法；
[0013]所述的改性的生物炭与海藻酸钠溶液中的海藻酸钠的质量比为1:(0.5～1.5)。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]1、本专利技术玉米秸秆来源广泛，且价格低廉。用的化学药品氯化镁、氯化铝和海藻酸钠等是常用的化工产品。
[0016]2、本专利技术制备工艺及操作简单，制备快速，生产周期短，不需要特殊的化工设备，易于实现工业化生产。产品无毒，对环境友好。
[0017]3、本专利技术利用镁、铝双金属改性，可形成层状氢氧化物，改变生物炭表面结构以及元素组成，生物炭表面增加一些小尖刺，增加了生物炭的比表面积及活性位点。海藻酸钠是从海藻中提取的一种水溶性线性多糖，海藻酸盐是可生物降解的，价格便宜，无毒。海藻酸钠与镁、铝改性的生物炭复合，可增强其在水中污染物的吸附性能，且改性的生物炭/海藻酸钠复合材料为黑色固体，解决了生物炭的团聚问题，可通过重力作用自然沉淀在水中回收，多次吸附循环后，吸附效果增加，吸附循环四次吸附率仍可为64％，可重复使用。
[0018]本专利技术用于一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法。
附图说明
[0019]图1为实施例一制备的改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的实物图；
[0020]图2为实施例一步骤一制备的生物炭的扫描电镜图；
[0021]图3为实施例一步骤二制备的改性的生物炭的扫描电镜图；
[0022]图4为实施例一步骤二制备的改性的生物炭的XRD图。
具体实施方式
[0023]具体实施方式一：本实施方式一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0024]一、制备生物炭：
[0025]利用锡纸包裹玉米秸秆粉末并排出空气，然后置于坩埚中，盖上盖子，最后置于马弗炉中，在热解温度为350℃～650℃的条件下，热解1h～3h，待马弗炉自然冷却后密封保存，得到生物炭；
[0026]二、改性生物炭：
[0027]将生物炭、三氯化铝、氯化镁及去离子水混合均匀，然后调节pH为9～10，在温度为70℃～80℃的条件下，反应2天～3天，最后清洗、抽滤、烘干并密封保存，得到改性的生物炭；
[0028]所述的生物炭的质量与三氯化铝的摩尔比为5g:(0.01～0.02)mol；所述的生物炭的质量与氯化镁的摩尔比为5g:(0.03～0.04)mol；
[0029]三、改性的生物炭/海藻酸钠的复合：
[0030]将改性的生物炭加入到海藻酸钠溶液中并混合均匀，得到混合溶液，在搅拌的条件下，将混合溶液滴入到硝酸钙溶液中，滴加完成后停止搅拌，静止物理交联反应20h～30h，最后清洗，即完成改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法；
[0031]所述的改性的生物炭与海藻酸钠溶液中的海藻酸钠的质量比为1:(0.5～1.5)。
[0032]本实施方式步骤一中利用锡纸包裹玉米秸秆粉末并排出空气，可用力压紧，使锡纸里面的空气排出，减少空气与玉米秸秆粉末接触。
[0033]本实施方式的有益效果是：
[0034]1、本实施方式玉米秸秆来源广泛，且价格低廉。用的化学药品氯化镁、氯化铝和海藻酸钠等是常用的化工产品。
[0035]2、本实施方式制备工艺及操作简单，制备快速，生产周期短，不需要特殊的化工设备，易于实现工业化生产。产品无毒，对环境友好。
[0036]3、本实施方式利用镁、铝双金属改性，可形成层状氢氧化物，改变生物炭表面结构以及元素组成，生物炭表面增加一些小尖刺，增加了生物炭的比表面积及活性位点。海藻酸钠是从海藻中提取的一种水溶性线性多糖，海藻酸盐是可生物降解的，价格便宜，无毒。海藻酸钠与镁、铝改性的生物炭复合，可增强其在水中污染物的吸附性能，且改性的生物炭/海藻酸钠复合材料为黑色固体，解决了生物炭的团聚问题，可通过重力作用自然沉淀在水中回收，多次吸附循环后，吸附效果增加，吸附循环四次吸附率仍可为64％，可重复使用。
[0037]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的玉米秸秆粉末具体是按以下步骤制备的：将玉米秸秆去皮切段，用无水乙醇洗净并吹干，然后在温度为60℃～70℃的条件下，干燥3h～5h，得到烘干的玉米秸秆，将烘干的玉米秸秆放入粉碎机中粉碎3min～5min，过60目筛，透过筛网的粉末密封保存。其它与具体实施方式一相同。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：一、制备生物炭：利用锡纸包裹玉米秸秆粉末并排出空气，然后置于坩埚中，盖上盖子，最后置于马弗炉中，在热解温度为350℃～650℃的条件下，热解1h～3h，待马弗炉自然冷却后密封保存，得到生物炭；二、改性生物炭：将生物炭、三氯化铝、氯化镁及去离子水混合均匀，然后调节pH为9～10，在温度为70℃～80℃的条件下，反应2天～3天，最后清洗、抽滤、烘干并密封保存，得到改性的生物炭；所述的生物炭的质量与三氯化铝的摩尔比为5g:(0.01～0.02)mol；所述的生物炭的质量与氯化镁的摩尔比为5g:(0.03～0.04)mol；三、改性的生物炭/海藻酸钠的复合：将改性的生物炭加入到海藻酸钠溶液中并混合均匀，得到混合溶液，在搅拌的条件下，将混合溶液滴入到硝酸钙溶液中，滴加完成后停止搅拌，静止物理交联反应20h～30h，最后清洗，即完成改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法；所述的改性的生物炭与海藻酸钠溶液中的海藻酸钠的质量比为1:(0.5～1.5)。2.根据权利要求1所述的一种改性的生物炭/海藻酸钠复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的玉米秸秆粉末具体是按以下步骤制备的：将玉米秸秆去皮切段，用无水乙醇洗净并吹干，然后在温度为60℃～70℃的条件下，干燥3h～5h，得到烘干的玉米秸秆，将烘干的玉米秸秆放入粉碎机中粉碎3min～5min，过60目筛，透过筛网的粉末密封保存。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉双，李春娇，陈俊雄，娄春华，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：