一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及吸附材料技术领域，具体涉及一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法及应用；将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，待混合物烘干后，往混合物中加入NaOH溶液，将所得悬浮液置于恒温水浴锅中充分搅拌浸渍，将悬浮液中的玉米秸秆粉末及黏土矿物抽滤烘干后，研磨成粉，将玉米秸秆粉末及黏土矿物置于坩埚中，进行热解，通入蒸汽进行活化，蒸汽活化1小时后，温度降低，用盐酸对复合材料样品进行酸洗，将复合材料样品烘干，得到生物炭负载黏土矿物复合材料，制得的生物炭负载黏土矿物复合材料具有成本低、吸附容量高的优点，实现降低吸附剂在实际应用中局限性的影响。际应用中局限性的影响。际应用中局限性的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及吸附材料
，尤其涉及一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]四环素是治疗人类和动物传染疾病最常用的抗生素之一。四环素具有稳定的化学结构和低生物降解性，其中70～90％的母体通过尿液和粪便排放到自然环境中。从陆地到水生环境的各种生态系统中经常检测到四环素残留，四环素通过食物链中的生物积累对人类健康产生威胁。四环素长期排放至环境中还会刺激抗生素耐药菌的出现并扰乱基本微生物群落的结构，造成公共卫生风险。目前，用于去除废水中四环素的主要方法包括吸附法、生物降解法、膜分离法和氧化还原法等。与其他处理方法相比，吸附法具有成本低、二次污染问题少、有效性水平高等优势。
[0003]近年来，各种吸附材料已被用于去除水生环境中的四环素，例如活性炭、甲壳素、壳聚糖和由工业固体废物制备的碳质吸附剂。然而，上述吸附剂在实际应用中存在成本高、吸附容量低的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法及应用，旨在解决现有技术中的吸附剂在实际应用中存在成本高、吸附容量低的局限性的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将玉米秸秆粉碎至玉米秸秆粉末后，过100目筛，选取黏土矿物备用，黏土矿物为凹凸棒土；
[0007]将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干；
[0008]待烘干后，往混合物中加入NaOH溶液，得到悬浮液，NaOH溶液作为活化剂，将所得悬浮液置于恒温水浴锅中充分搅拌浸渍2小时，使玉米秸秆粉末及黏土矿物充分混合；
[0009]将悬浮液中的玉米秸秆粉末及黏土矿物抽滤烘干后，研磨成粉并过筛；
[0010]将过筛后的玉米秸秆粉末及黏土矿物放入反应管后置于坩埚中，放入管式炉调节升温速率为10℃/min，在600℃温度下热解2小时；
[0011]完成2小时热解后，以蒸汽代替N2气体，通入蒸汽1小时进行活化，制得复合材料样品；
[0012]蒸汽活化1小时后，温度降低，以N2气体代替蒸汽，之后一直通入N2保持，等待复合材料样品冷却至室温；
[0013]取出复合材料样品，用盐酸对复合材料样品进行酸洗，去杂质后用去离子水洗涤复合材料样品至中性；
[0014]将复合材料样品放置在烘箱中烘干，得到生物炭负载黏土矿物复合材料。
[0015]其中，在将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干的步骤中：
[0016]玉米秸秆粉末和黏土矿物的干重均在烘干后测得，重复三次取平均值。
[0017]其中，在将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干的步骤中：
[0018]玉米秸秆粉末干燥时间为2小时，黏土矿物干燥时间为30分钟。
[0019]其中，在待烘干后，往混合物中加入NaOH溶液，得到悬浮液，NaOH溶液作为活化剂，将所得悬浮液置于恒温水浴锅中充分搅拌浸渍2小时，使玉米秸秆粉末及黏土矿物充分混合的步骤中：
[0020]NaOH溶液浓度为3mol/L，恒温水浴锅的磁性转子转速为180rpm，温度设定为30℃。
[0021]其中，在将过筛后的玉米秸秆粉末及黏土矿物放入反应管后置于坩埚中，放入管式炉调节升温速率为10℃/min，在600℃温度下热解2小时的步骤中：
[0022]在管式炉升温速率前30分钟，用N2气体以150mL/min的速率冲洗反应管。
[0023]其中，在完成2小时热解后，以蒸汽代替N2气体，通入蒸汽1小时进行活化，制得复合材料样品的步骤中：
[0024]蒸汽通入速率为10mL/min，蒸汽由水蒸汽发生器产生，水蒸汽发生器所用水源为去离子水。
[0025]其中，在取出复合材料样品，用盐酸对复合材料样品进行酸洗，去杂质后用去离子水洗涤复合材料样品至中性的步骤中：
[0026]盐酸浓度为0.1mol/L，浸泡时间为90分钟。
[0027]其中，在将复合材料样品放置在烘箱中烘干，得到生物炭负载黏土矿物复合材料的步骤中：
[0028]烘干温度为60℃，干燥时间为3小时。
[0029]本专利技术还提供所述生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法在去除水中四环素的应用。
[0030]本专利技术的一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法及应用，首先将玉米秸秆粉碎至玉米秸秆粉末后，过100目筛，选取黏土矿物备用，黏土矿物为凹凸棒土，然后将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干，待烘干后，往混合物中加入NaOH溶液，得到悬浮液，NaOH溶液作为活化剂，将所得悬浮液置于恒温水浴锅中充分搅拌浸渍2小时，使玉米秸秆粉末及黏土矿物充分混合，将悬浮液中的玉米秸秆粉末及黏土矿物抽滤烘干后，研磨成粉并过筛，将过筛后的玉米秸秆粉末及黏土矿物放入反应管后置于坩埚中，放入管式炉调节升温速率为10℃/min，在600℃温度下热解2小时，完成2小时热解后，以蒸汽代替N2气体，通入蒸汽1小时进行活化，制得复合材料样品，蒸汽活化1小时后，温度降低，以N2气体代替蒸汽，之后一直通入N2保持，等待复合材料样品冷却至室温，然后取出复合材料样品，用盐酸对复合材料样品进行酸洗，去杂质后用去离子水洗涤复合材料样品至中性，最后将复合材料样品放置在烘箱中烘干，得到生物炭负载黏土矿物复合材料，制得的生物炭负载黏土矿物复合材料具有成本低、吸附容量高的优点，使用生物炭负载黏土矿物复合材料用于水中四环素的去除，实现降低
吸附剂在实际应用中局限性的影响。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术的生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法的步骤流程图。
[0033]图2是本专利技术的生物炭负载黏土矿物复合材料的SEM图。
[0034]图3是本专利技术的生物炭负载黏土矿物复合材料在不同初始pH的吸附效果图。
[0035]图4是本专利技术的生物炭负载黏土矿物复合材料去除亚甲基蓝的Langmuir和Freundlich等温模型拟合曲线。
[0036]图5是本专利技术的生物炭负载黏土矿物复合材料去除亚甲基蓝的吸附动力学模型、颗粒内扩散模型拟合曲线。
具体实施方式
[0037]请参阅图1和图2，其中图1是生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将玉米秸秆粉碎至玉米秸秆粉末后，过100目筛，选取黏土矿物备用，黏土矿物为凹凸棒土；将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干；待烘干后，往混合物中加入NaOH溶液，得到悬浮液，NaOH溶液作为活化剂，将所得悬浮液置于恒温水浴锅中充分搅拌浸渍2小时，使玉米秸秆粉末及黏土矿物充分混合；将悬浮液中的玉米秸秆粉末及黏土矿物抽滤烘干后，研磨成粉并过筛；将过筛后的玉米秸秆粉末及黏土矿物放入反应管后置于坩埚中，放入管式炉调节升温速率为10℃/min，在600℃温度下热解2小时；完成2小时热解后，以蒸汽代替N2气体，通入蒸汽1小时进行活化，制得复合材料样品；蒸汽活化1小时后，温度降低，以N2气体代替蒸汽，之后一直通入N2保持，等待复合材料样品冷却至室温；取出复合材料样品，用盐酸对复合材料样品进行酸洗，去杂质后用去离子水洗涤复合材料样品至中性；将复合材料样品放置在烘箱中烘干，得到生物炭负载黏土矿物复合材料。2.如权利要求1所述的生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，在将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干的步骤中：玉米秸秆粉末和黏土矿物的干重均在烘干后测得，重复三次取平均值。3.如权利要求1所述的生物炭负载黏土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，在将未经烘干的玉米秸秆粉末和黏土矿物以干重质量比1:1的比例进行混合，得到混合物，将混合物在105℃烘箱中烘干的步骤中：玉米秸秆粉末干燥时间为2小时，黏...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁光辉，孟科，许瑶，蒋成亮，
申请(专利权)人：盱眙县中材凹凸棒石粘土有限公司，
类型：发明
国别省市：