一种柑橘生物炭及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种柑橘生物炭及其制备方法、应用，属于生物炭技术领域。所述基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法包括以下步骤：取多种柑橘类水果的果实分别灭菌后带皮榨汁；将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末；取冶炼后钒钛磁铁矿的矿渣并粉碎，将粉碎后的矿渣和所有粉碎后的果渣混合后置于稀盐酸中浸泡；将浸泡后的粉末烘干后微波热解，其中热解压力为0.1~0.12MPa，热解时间为60~90min，热解温度为720~780℃，既得所述柑橘生物炭。本发明专利技术的柑橘生物炭具有更优质的重金属特别是重金属镉的吸附能力，可广泛应用于含有重金属/重金属镉的污染土壤治理中。的污染土壤治理中。的污染土壤治理中。

【技术实现步骤摘要】
一种柑橘生物炭及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及生物炭
，具体是一种柑橘生物炭及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]最近几十年，重金属镉通过化石燃料燃烧、金属冶炼、污水污泥排放等各种工业生产过程释放到环境中，造成土壤严重的污染。生物炭修复是化学修复方法中的化学稳定化技术，已被证明是一种有效、方便和低成本的修复方法，适用于大面积污染场地修复。
[0003]生物炭具有发达的孔隙结构，其表面含有大量的官能团和负电荷，对重金属离子有较强的吸附和固定能力，能够通过改变土壤理化性质，增强土壤对重金属的络合能力，有效地降低土壤重金属污染程度，减轻重金属对作物生长的毒性作用。
[0004]生物炭在制备过程中，传统的热解是在管状炉中进行的，在那里由电力产生的热量被转移到生物质，具有生产时间长、加热效率低、加热不均匀等缺点，加上生物炭原料的受限，使得现有的生物炭制备方法较为复杂，制备的生物炭在吸附率、容量、产率方面均不甚理想，并且部分单一生物炭经高温热解后会产生副产物，加之自身原材料的特点，导致其孔隙率降低、表面官能团数目减少，且由于表面带负电对阴离子的吸附效果往往较差。微波热解可以改善热解条件，但是目前既有微波热解制作生物炭的方法热解时间过长，导致生物炭孔隙坍塌，或者温度过低导致反应不完全，产量不高。需要通过调整微波热解工艺，提高生物炭产量和质量。
[0005]基于此，如何优化生物炭原料，提高生物炭的产率、质量、吸附能力、孔隙率等是生物炭技术的重要研究方向。

技术实现思路

>[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法，该方法制作效率高、能耗低，有效的利用了农林业废弃物，利用全新的原材料和微波热解方法提高了原料的表面积和活性，制备的柑橘生物炭质量高，具有较强的重金属镉吸附能力。同时本专利技术还公开了该制备方法制备的柑橘生物炭及其应用。
[0007]本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现：基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法，该方法包括以下步骤：取多种柑橘类水果的果实分别灭菌后带皮榨汁；将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末；取冶炼后钒钛磁铁矿的矿渣并粉碎，将粉碎后的矿渣和所有粉碎后的果渣混合后置于稀盐酸中浸泡；将浸泡后的粉末烘干后微波热解，其中热解压力为0.1~0.12MPa，热解时间为60~90min，热解温度为720~780℃，既得所述柑橘生物炭。
[0008]在上述方法中，所述柑橘类水果为柑、橙、橘、柚或柠檬。
[0009]在上述方法中，所述多种柑橘类水果为柑、橙、橘、柚或柠檬中任意两种或两种以
上的组合。
[0010]在上述方法中，所述多种柑橘类水果为柑、橙、橘、柚和柠檬，当混合时，所述柑、橙、橘、柚、柠檬及矿渣的粉末按照质量比(20%~40%): (20%~40%): (20%~40%) (20%~40%): (10%~20%)：（7%~14%）混合。
[0011]在上述方法中，所述柑、橙、橘、柚、柠檬及矿渣的粉末质量比为25%:25%:20%:20%:10%：14%。
[0012]在上述方法中，所述将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末具体为：将榨汁后的果渣在65℃条件下烘干1~4小时，烘干后粉碎至粒径1mm。
[0013]在上述方法中，所述稀盐酸浓度为4mol/L，浸泡时间为24h。
[0014]在上述方法中，所述微波热解时间为75min，热解温度为750℃。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本制备方法利用柑橘类水果（柑、橙、橘、柚、柠檬中的两种以上混合，品种不限）作为原料，有效的利用了农林业废弃物，全果实榨汁果渣烘干后粉碎，并结合钒钛磁铁矿冶炼矿渣作为生物炭的原料进行混合，然后再将混合物视为一种物质进行短时加压高温微波加热制成柑橘生物炭，效率高、能耗低，钒钛磁铁矿冶炼矿渣可提高微波吸收，加快温度升高速率，磁改性还可提高生物炭产量，增加吸附点位和吸附能力，而加压反应可以减少热解过程中挥发物质释放速率，增加二次反应，提高生物炭芳香类官能团的含量，提高吸附能力，同时多种柑橘类水果果皮及果肉同时使用提高纤维素、半纤维素、木质素等成分，提高生物炭产量，利用果肉中孔隙结构，提高生物炭比表面积和总孔容积，有效的提高了生物炭的元素组成、表面积、孔隙率及活性，制备的柑橘生物炭质量高，特别是对于重金属镉具有极强的吸附能力，可更好的应用于含有重金属特别是含有重金属镉的污染环境中。
[0016]本专利技术在以上基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法的基础上，提供了一种柑橘生物炭，该柑橘生物炭采用上述的方法制得。基于此，本专利技术的柑橘生物炭具有更优质的元素组成、表面积、孔隙率及活性，具有更好的重金属特别是重金属镉的吸附能力。
[0017]最后，本专利技术还在以上基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法的基础上，提供了一种利用上述的方法制得的柑橘生物炭在治理重金属镉污染土壤中的应用。通过将上述的制备方法制得的柑橘生物炭应用在重金属镉污染土壤的治理中，基于柑橘生物炭优质的元素组成、表面积、孔隙率、活性以及对重金属镉的吸附能力，可以更好的吸附重金属镉进而净化土壤，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为柑橘生物炭的制备方法的流程图；
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0020]本专利技术针对含有重金属特别是重金属镉的污染土壤，因其含有大量重金属（如重金属镉）而需要吸附去除的技术问题，为了实现土壤的净化、修复，实现土壤的可再生利用，特提出了柑橘生物炭及其制备方法、应用。利用柑、橙、橘、柚、柠檬合理的比例分配和适宜的工艺，提高了制备的柑橘生物炭的元素组成、表面积、孔隙率及活性，使得柑橘生物炭具有更优质的重金属特别是重金属镉的吸附能力，可广泛应用于含有重金属/重金属镉的污染土壤治理中。
[0021]如图1，本专利技术第一个实施例公开了一种基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法，包括以下步骤S1~S4：S1取多种柑橘类水果的果实分别灭菌后带皮榨汁。
[0022]本步骤中，柑橘类水果是指柑、橙、橘、柚或柠檬，而多种柑橘类水果是指柑、橙、橘、柚、柠檬中任意两种或两种以上的组合。
[0023]在具体实施时，果实可在常温下采用75%无水乙醇喷洒果实表面进行灭菌处理。
[0024]需要说明的是，本步骤中柑橘类水果的果实均为不去除果皮、果肉的，基于此，最大限度保留果实原生组织结构，增加孔隙度，通过保留果实内部的有机物质，增加含氧官能团，减少生产过程中废弃物，最大限度资源利用。
[0025]并且，采用多种果实作为原料，也有利于综合利用多种水果的吸附特点，解决单一生物质炭孔隙率低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：取多种柑橘类水果的果实分别灭菌后带皮榨汁；将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末；取冶炼后钒钛磁铁矿的矿渣并粉碎，将粉碎后的矿渣和所有粉碎后的果渣混合后置于稀盐酸中浸泡；将浸泡后的粉末烘干后微波热解，其中热解压力为0.1~0.12MPa，热解时间为60~90min，热解温度为720~780℃，既得所述柑橘生物炭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柑橘类水果为柑、橙、橘、柚或柠檬。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多种柑橘类水果为柑、橙、橘、柚或柠檬中任意两种或两种以上的组合。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多种柑橘类水果为柑、橙、橘、柚和柠檬，当混合时，所述柑、橙、橘、柚、柠檬及矿渣的粉末按照质量比(20%~40%): (20%...

【专利技术属性】
技术研发人员：周毅，
申请(专利权)人：四川省冶勘设计集团生态环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：