一种改性生物炭及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性生物炭及其制备方法与应用，所述改性生物炭的制备方法包括以下步骤：S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末；S2，将步骤S1中制得的柚子皮粉末浸入水解溶液中，并在80℃

【技术实现步骤摘要】
一种改性生物炭及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及环保工程
，尤其涉及一种改性生物炭及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水体重金属污染一直是当前亟待解决的主要水环境问题之一，大量的铅、汞、镉、铬、砷等重金属离子通过外源方式进入周边水体，进而可能诱发一系列水环境污染、水安全隐患等问题。而目前所使用的吸附剂通常对水环境中的重金属离子去除效果不好或需要较大的使用量，并且存在成本较高、吸附性能不足以及二次污染等缺陷，进而选择合适的吸附剂材料至关重要。
[0003]目前我国是世界最大柚类主产国和消费国，柚类产量已突破500万吨，且基于柚皮中含有20％～30％左右的果胶，进而从柚皮中提取果胶可同时获得较高的经济和社会效益。但提取果胶后的残渣仍占原材料的绝大部分，需要进一步处理。现有专利号为CN201310477379.0专利技术公开了一种柚皮的综合利用方法，该方法利用柚皮黄色外皮和白色内皮混合物提取果胶后的固体残渣直接作为吸附剂，但吸附效果不佳，进而亟需提出一种可针对果胶提取残渣进一步提升性能并实现高效利用的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种改性生物炭及其制备方法与应用，旨在解决现有的果胶提取残渣无法实现高效利用的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种改性生物炭的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末；
[0007]S2，将步骤S1中制得的柚子皮粉末浸入水解溶液中，并在80℃
‑
95℃水浴条件下反应1
‑
3h，冷却后过滤得到固体残渣；
[0008]S3，将步骤S2中得到的固体残渣在300℃～600℃隔绝氧气或惰性气体氛围下热解1
‑
3h，自然冷却后收集固体产物，然后洗涤、干燥后得到原始生物炭；
[0009]S4，将步骤S3中制得的原始生物炭于球磨机中进行球磨处理，得到改性生物炭。
[0010]可选地，所述S2具体包括：
[0011]将预设质量的柚子皮粉末浸入酸性、碱性或果胶酶溶液中，并在85水浴条件下反应1.5h。
[0012]可选地，所述柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1:10～1:30g/mL。
[0013]可选地，所述步骤S4中，球磨机中的磨球与原始生物炭的质量比为100：1～10。
[0014]可选地，所述步骤S4中，球磨机中磨球与原始生物炭的质量比为50：1。
[0015]可选地，所述步骤S4中，球磨机转速为300r/min，球磨时间1～96h。
[0016]可选地，所述步骤S3中的固体残渣在450℃的隔绝氧气或惰性气体氛围下热解2h。
[0017]可选地，将柚子皮在50℃～60℃烘箱中烘干并机械粉碎至1～2mm。
[0018]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供一种改性生物炭，所述改性生物炭是采用上述改性生物炭的制备方法制得。
[0019]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供上述所述的改性生物炭的应用，其特征在于，所述改性生物炭用于吸附目标溶液中的重金属离子。
[0020]有益效果：
[0021](1)通过机械球磨对原始生物炭进行改性，提高了生物炭比表面积和暴露出更多功能基团等，进而提升生物炭的吸附效果。
[0022](2)通过柚皮果胶提取残渣生产生物炭，提高了柚皮果胶提取残渣，且原料丰富，生产工艺简单，进而有效降低投入成本。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一种多糖复合水凝胶的制备方法一实施例的流程示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1所的生物炭对Cu(II)和Cr(VI)的吸附效果的示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例1
‑
3及对比例1
‑
2所得生物炭对Cr(VI)离子去除率的对比图；
[0026]图4为本专利技术实施例1
‑
3及对比例1
‑
2所得生物炭对的水接触角大小对比图；
[0027]图5为本专利技术实施例1
‑
3及对比例1
‑
2所得生物炭的傅里叶红外光谱的对比图。
[0028]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]参照图1，为本专利技术一种多糖复合水凝胶的制备方法提供的一实施例的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
[0031]步骤S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末。具体地，将柚子皮在50℃～60℃烘箱中烘干并机械粉碎至1～2mm。其中使用的柚子皮需要经水洗涤处理。优选地，将柚子皮经水洗涤后置于50℃烘箱烘干，机械粉碎至约1mm。
[0032]步骤S2，将S1中制得的柚子皮粉末浸入水解溶液中，并在80℃
‑
95℃水浴条件下反应1
‑
3h，冷却后过滤得到固体残渣。具体地，将预设质量的柚子皮粉末浸入酸性、碱性和果胶酶溶液中任意一种溶液，并在80℃
‑
95℃水浴条件下反应1
‑
3h，并在4～30℃冷却1.0～3.0h后，过滤得到固体残渣；一般地，使用柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1:10～1:30g/mL，优选地，柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1g:30mL；更优选地，将柚子皮粉末与水解溶液在85℃水浴条件下搅拌1.5h，并在4℃环境下冷却1h。
[0033]步骤S3，将步骤S2中得到的固体残渣在300℃～600℃隔绝氧气或惰性气体氛围下热解1
‑
3h，自然冷却后收集固体产物，然后用去离子水反复洗涤，并于50℃鼓风干燥后得到原始生物炭；具体地，其中热解处理的升温速率为5℃～20℃/min；优选地，固体残渣在450℃隔绝氧气或惰性气体氛围下热解2h。一般地，在马弗炉或管式炉中进行热解。
[0034]步骤S4，将步骤S3中制得的原始生物炭于球磨机中进行球磨处理，得到改性生物炭。具体地，控制球磨机转速为300r/min，球磨时间为1～96h，且球磨过程中每隔一小时球磨方向逆转，为了更好的实现球磨效果，一般地，还可将机械球磨中磨球介质与物料的质量比为100：1～10，优选地，设置球磨机中磨球与原始生物炭的质量比为50：1；进而实现最终
球磨处理后的改性生物炭的比表面积相较于原始生物炭的比表面积变大，并且球磨处理后还可暴露出生物炭内部更多的活性基团，例如含氧官能团，进而方便提升吸附性能。
[0035]进一步地，采用上述方法可制得对应的重金属吸附剂，且用于吸附污水中的重金属，一般地所述重金属包括铜、铅、镉、金、银等重金属阳离子及重金属络合的阴离子，其中，本专利技术以铜离子和六价铬离子分别作为常见的重金属阳离子和阴离子为例，重金属浓度为5～500mg/L。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，将柚子皮烘干并粉碎至预设粒径，得到柚子皮粉末；S2，将步骤S1中制得的柚子皮粉末浸入水解溶液中，并在80℃
‑
95℃水浴条件下反应1
‑
3h，冷却后过滤得到固体残渣；S3，将步骤S2中得到的固体残渣在300℃～600℃隔绝氧气或惰性气体氛围下热解1
‑
3h，自然冷却后收集固体产物，然后洗涤、干燥后得到原始生物炭；S4，将步骤S3中制得的原始生物炭于球磨机中进行球磨处理，得到改性生物炭。2.根据权利要求1中所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述S2具体包括：将预设质量的柚子皮粉末浸入酸性、碱性或果胶酶溶液中，并在85水浴条件下反应1.5h。3.根据权利要求1中所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述柚子皮粉末与水解溶液的固液比为1:10～1:30g/mL。4.根据权利要求1至3中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，罗双雪，潘一玮，何雅琪，赵菁菁，周秀，关钦月，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：