一种改性生物炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物炭技术领域，具体涉及一种改性生物炭及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将榕树叶和可溶性金属盐溶液混合，依次经干燥和炭化，得到所述改性生物炭；所述可溶性金属盐溶液中的可溶性金属盐包括可溶性镁盐、可溶性钙盐或可溶性铁盐。本发明专利技术得到的改性生物炭在实际应用的过程中，负载的金属成分不易发生流失，避免二次污染的发生。避免二次污染的发生。避免二次污染的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种改性生物炭及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物炭
，具体涉及一种改性生物炭及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着生活污水管网覆盖率的提高和工业废水的点源排放逐渐被控制，农业面源污染成为影响地表水水质提升的主要问题。农田降雨径流是农业面源污染的主要来源之一，通过对于典型农田开展降雨径流污染物监测发现，径流中总磷TP的平均浓度和最高浓度分别为5.89mg/L和13.32mg/L，表现出较强的污染特点，而溶解态有机物、TN和氨氮是农田降雨径流中的主要污染物。因此，控制农田降雨径流中的磷排放是控制农业面源污染的主要任务。此外，溶解态的无机磷是农田雨水径流中磷的主要存在形态，在TP中的平均占比为74％，故控制降雨径流中溶解态的磷酸盐是降低农业面源污染磷排放的有效途径。
[0003]传统的处理方式主要是利用生物炭对含磷污染物进行吸附以达到控制磷排放的目的，但是效果较差。通过对活性炭进行改性，可以提高活性炭对磷的吸附效果，目前比较常用的是金属改性活性炭。
[0004]金属改性活性炭虽然能够在一定程度上提高对磷的吸附效果，但是负载的金属成分和活性炭基体的结合力较差，在实际应用的过程中，负载的金属成分容易流失，造成二次污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改性生物炭及其制备方法和应用，本专利技术提供的方法制备得到的改性生物炭在实际应用中不会发生金属成分的流失，避免二次污染的发生。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将榕树叶和可溶性金属盐溶液混合，依次经干燥和炭化，得到所述改性生物炭；
[0009]所述可溶性金属盐溶液中的可溶性金属盐包括可溶性镁盐、可溶性钙盐或可溶性铁盐。
[0010]优选的，所述榕树叶的片径为0.1～1mm。
[0011]优选的，所述可溶性金属盐溶液的浓度为0.3～0.8mol/L。
[0012]优选的，所述榕树叶和可溶性金属盐溶液的用量比为1g：5～30mL。
[0013]优选的，所述混合的方式为超声震荡；
[0014]所述超声震荡的功率为60～80W，时间为15～45min。
[0015]优选的，所述炭化的温度为400～600℃，升温至所述炭化温度的升温速率为5～8℃/min，保温时间为1～3h；
[0016]所述炭化在保护气氛中进行。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的改性生物炭，包括生物炭基体和负载所述生物炭基体上的活性成分；
[0018]所述活性成分为氧化镁、氧化钙或铁氧化物和亚铁金属盐的混合物。
[0019]优选的，所述活性成分的负载质量百分含量为12～28％。
[0020]本专利技术还提供了上述技术方案所述的改性活性炭在土壤固磷中的应用。
[0021]优选的，所述改性生物炭的质量为土壤质量的0.5～1.5％。
[0022]本专利技术提供了一种改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将榕树叶和可溶性金属盐溶液混合，依次经干燥和炭化，得到所述改性生物炭；所述可溶性金属盐溶液中的可溶性金属盐包括可溶性镁盐、可溶性钙盐或可溶性铁盐。本专利技术通过将纳米金属与生物炭共热解的方式，使金属与生物炭之间以范德华力、氢键以及金属与氧的化学键等结合力紧密连接，进而能够使得到的改性生物炭在实际应用的过程中，负载的金属成分不易发生流失，避免二次污染的发生。
附图说明
[0023]图1为实施例1得到的改性生物炭的SEM图；
[0024]图2为实施例2得到的改性生物炭的SEM图；
[0025]图3为实施例3得到的改性生物炭的SEM图；
[0026]图4为未改性榕树叶生物炭的SEM图；
[0027]图5为本专利技术中测试生物炭对土壤中磷酸盐的原位固定效果的装置示意图；
[0028]图6为实施例1得到的改性生物炭对土壤中磷酸盐的固定测试结果；
[0029]图7为实施例2得到的改性生物炭对土壤中磷酸盐的固定测试结果；
[0030]图8为实施例3得到的改性生物炭对土壤中磷酸盐的固定测试结果；
[0031]图9为应用例4中金属离子浓度测试结果。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0033]将榕树叶和可溶性金属盐溶液混合，依次经干燥和炭化，得到所述改性生物炭；
[0034]所述可溶性金属盐溶液中的可溶性金属盐包括可溶性镁盐、可溶性钙盐或可溶性铁盐。
[0035]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0036]所述混合前，本专利技术还优选包括将所述榕树叶进行干燥。本专利技术对所述干燥的过程没有特殊的限定，直接进行烘干即可。在本专利技术中，所述榕树叶的片径优选为0.1～1mm，进一步优选为0.3～0.8mm，更优选为0.5～0.6mm。在本专利技术中，所述可溶性镁盐优选包括氯化镁和/或硫酸镁；所述可溶性钙盐优选包括氯化钙和/或硝酸钙；所述可溶性铁盐优选包括硫酸铁和/或氯化铁。
[0037]在本专利技术中，所述可溶性金属盐溶液的浓度优选为0.3～0.8mol/L，进一步优选为0.4～0.7mol/L，更优选为0.5～0.6mol/L。
[0038]在本专利技术中，所述榕树叶和可溶性金属盐溶液的用量比优选为1g：5～30mL，进一步优选为1g：10～25mL，更优选为1g：15～20mL。
[0039]在本专利技术中，所述混合的方式优选为超声震荡；所述超声震荡的功率优选为60～80W，进一步优选为65～70W；时间优选为15～45min，进一步优选为20～30min。在本专利技术中，
通过超声震荡能够使金属离子充分分布在生物质的表面及孔隙内部。
[0040]在本专利技术中，所述干燥的过程优选为：在105℃的温度下进行烘干。
[0041]在本专利技术中，所述炭化的温度优选为400～600℃，进一步优选为450～500℃，更优选为480～500℃；升温至所述炭化温度的升温速率优选为5～8℃/min；保温时间优选为1～3h，进一步优选为2h。在本专利技术中，所述炭化在保护气氛中进行，所述保护气氛优选为氮气。在本专利技术中，所述炭化优选在管式炉中进行。
[0042]本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的改性生物炭，包括生物炭基体和负载所述生物炭基体上的活性成分；
[0043]所述活性成分为氧化镁、氧化钙或铁氧化物和亚铁金属盐的混合物。
[0044]在本专利技术中，当所述可溶性金属盐为可溶性镁盐时，所述活性成分为氧化镁；当所述可溶性金属盐为可溶性钙盐时，所述活性成分为氧化钙；当所述可溶性金属盐为可溶性铁盐时，所述活性成分为铁氧化物和亚铁金属盐。在本专利技术中，所述铁氧化物优选包括Fe2O3和/或Fe3O4。
[0045]在本专利技术中本文档来自技高网...

【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，包括以下步骤：将榕树叶和可溶性金属盐溶液混合，依次经干燥和炭化，得到所述改性生物炭；所述可溶性金属盐溶液中的可溶性金属盐包括可溶性镁盐、可溶性钙盐或可溶性铁盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述榕树叶的片径为0.1～1mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属盐溶液的浓度为0.3～0.8mol/L。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述榕树叶和可溶性金属盐溶液的用量比为1g：5～30mL。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为超声震荡；所述超声震荡的功率为60～80W，时间为15～45mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小磊，李继，张桐，黄璐莎，王宏杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：