一种磁性生物炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磁性生物炭及其制备方法和应用，制备包括如下步骤：将废弃生物质，一水合草酸铵和碳酸氢钾按比例充分研磨混合，混合物在氮气环境下进行煅烧，得到的煅烧后产物进行清洗，干燥并研磨后，称取0.5

【技术实现步骤摘要】
一种磁性生物炭及其制备方法和应用


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

技术介绍

[0002]生物炭是指农林废弃物等生物质原料在缺氧或者无氧的条件下，经高温热裂解生成稳定的多孔富碳固碳物质。生物炭常被应用在水污染处理中。但是生物炭粒径小，实际应用中回收难、易流失，将磁性物质负载在生物炭上制备成磁性生物炭。
[0003]由于磁性生物炭具有含碳量高、比表面积大、可次分离等优良特点，基于这些特点，磁性生物炭在应用后又可利用磁性分离技术，通过施加外部磁场，将磁性物质从系统中分离出来，实现磁性生物炭材料的回收再利用，其具有操作简单，快捷高效的特点，因此磁性生物炭及磁性生物炭的应用受到较大的关注。
[0004]烟气中的二噁英(多氯代二苯并
‑
对
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二噁英和多氯代二苯并呋喃，PCDD/Fs)是一种具有较强生物毒性的半挥发性有机化合物，具有不可逆的“致畸、致癌、致突变”毒性，且会在生物体内富集。大气中的二噁英主要由固废焚烧和金属冶炼产生，工业上对垃圾焚烧产生的二噁英一般采用活性炭喷射的方法脱除。虽然采用活性炭喷射可脱除烟气中绝大部分二噁英，但吸附二噁英后的活性炭通常与飞灰一起进行填埋处理，造成了活性炭的浪费并可能导致二噁英在土壤和地下水中的泄露，造成环境的二次污染。目前，磁性活性炭材料主要应用于废水处理领域，在烟气处理领域的应用鲜有报道。

技术实现思路

[0005]针对目前存在的技术问题，本专利技术提供一种磁性生物炭及其制备方法和应用，采用该方法制备得到的磁性生物炭具有较大比表面积、孔容积以及饱和磁化强度，氮气环境中再生后仍保持较好的孔结构。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术手段：
[0007]本专利技术的第一方面提供一种磁性生物炭的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将废弃生物质，一水合草酸铵和碳酸氢钾按质量比1：(2
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4)：1充分研磨混合，得到混合物；
[0009](2)将(1)中的混合物在氮气环境下进行煅烧，得到煅烧后产物；
[0010](3)将(2)中的煅烧后产物进行清洗，干燥并研磨，得到研磨产物；
[0011](4)称取0.5
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1g(3)中得到的研磨产物，分散到25
‑
35ml乙二醇中，再加入质量比为(1
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1.5)：1的乙酸钠和六水合三氯化铁，210℃水热反应8
‑
20小时，得到水热反应产物；
[0012](5)将(4)的水热反应产物进行清洗，磁铁分离和干燥，得到磁性生物炭。
[0013]进一步地，步骤(1)中废弃生物质为玉米芯粉、秸秆粉、竹粉、木材粉中的一种或多种，细度为50
‑
70目。
[0014]进一步地，步骤(2)中煅烧处理为：步骤(1)中的混合物加入马弗炉中，在氮气环境下，以10℃/min的速率升至800
‑
900℃，煅烧1h后自然冷却。
[0015]进一步地，步骤(3)中清洗方法为：将步骤(2)得到的煅烧后产物分散在去离子水中，加入8
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12ml盐酸，搅拌12
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15h，抽滤至滤液呈中性。
[0016]进一步地，步骤(4)中，研磨产物与六水合三氯化铁的质量比为1：(2
‑
4)。
[0017]进一步地，步骤(5)中，清洗方法为：用无水乙醇离心清洗后用去离子水离心清洗。
[0018]本方面的第二方面提供了一种利用前文所述的制备方法制备得到的磁性生物炭，该磁性生物炭以废弃生物质为原料，与一水合草酸铵，碳酸氢钾混合煅烧，并以乙二醇作为还原剂，乙酸钠作为稳定剂，六水合三氯化铁作为金属源经水热反应制备而成，该磁性生物炭材料具有较大比表面积：1157
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1957m2/g，微孔面积：724
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1428m2/g，总孔隙体积：0.62
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0.95cm3/g，微孔体积：0.26
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0.61cm3/g，平均孔径：1.94
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2.27nm和饱和磁化强度2.0
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3.4emu/g。
[0019]本专利技术的第三方面提供了一种磁性生物炭在烟气二噁英脱除中的应用，该磁性生物炭对二噁英吸附效高率达99.8％，并且可在氮气环境下再生并完成二噁英的降解，实现活性炭材料的重复利用，氮气环境再生后仍保持较好的孔结构。
[0020]本专利技术的有益效果
[0021]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：采用本专利技术提供的活化剂及制备方法得到的该磁性生物炭材料具有较大比表面积：1157
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1957m2/g，微孔面积：724
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1428m2/g，总孔隙体积：0.62
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0.95cm3/g，微孔体积：0.26
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0.61cm3/g，平均孔径：1.94
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2.27nm和饱和磁化强度2.0
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3.4emu/g，与目前应用于烟气二噁英脱除的常见活性炭材料吸附效率90.3％相比，磁性生物炭材料对二噁英吸附效率达99.8％，在保证烟气中二噁英高效脱除的情况下，可利用磁性分离技术，不仅可以将混在飞灰中的磁性生物炭和二噁英的回收，避免环境二次污染，而且可同时分离出低毒的飞灰，可进一步资源化利用。
[0022]吸附二噁英后的磁性生物炭可采用在氮气环境下加热脱附的方式实现再生并完成二噁英的降解，在400℃下脱附率高达99.8％，并且不会破坏材料孔隙结构，再生后的活性炭材料仍可高效吸附二噁英，实现活性炭材料的重复利用，具有优秀的经济价值，并且磁性生物炭材料在氮气环境再生后仍保持较好的孔结构。
[0023]磁性活性炭应用在烟气二噁英脱除，通过磁性分离技术和氮气环境再生技术的协同利用，可实现磁性活性炭材料的重复使用和对烟气二噁英的高效脱除。
附图说明
[0024]图1示出了磁性生物炭的扫描电子显微镜(SEM)图，其中，(a)，(c)，(e)，(g)为实施例1产物MBC1的电镜图片；(b)，(d)，(f)，(h)为实施例2产物MBC2的电镜图片；
[0025]图2示出了磁性生物炭的磁滞回曲线(VSM)图；
[0026]图3示出了磁性生物炭的氮气吸附脱附等温线和孔径分布图；
[0027]图4示出了磁性生物炭的X射线衍射(XRD)图；
[0028]图5示出了磁性生物炭在烟气二噁英脱除中应用的示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0030]实施例
[0031]以下例子在此用于示范本专利技术的优选实施方案。本领域内的技术人员会明白，下述例子中披露的技术代表专利技术人发现的可以用于实施本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将废弃生物质，一水合草酸铵和碳酸氢钾按质量比1：(2
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4)：1充分研磨混合，得到混合物；(2)将(1)中的混合物在氮气环境下进行煅烧，得到煅烧后产物；(3)将(2)中的煅烧后产物进行清洗，干燥并研磨，得到研磨产物；(4)称取0.5
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1g(3)得到的研磨产物，分散到25
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35ml乙二醇中，再加入质量比为(1
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1.5)：1的乙酸钠和六水合三氯化铁，210℃水热反应8
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20小时，得到水热反应产物；(5)将(4)的水热反应产物进行清洗，磁铁分离和干燥，得到磁性生物炭。2.根据权利要求1所述的一种磁性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中废弃生物质为玉米芯粉、秸秆粉、竹粉、木材粉中的一种或多种，细度为50
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70目。3.根据权利要求1所述的一种磁性生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤明慧，刘祺，陆胜勇，李宏宪，严建华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：