一种碳基功能材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种碳基功能材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种碳基功能材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物质资源化利用
，具体涉及一种碳基功能材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]碳基材料是一种应用广泛
、
可改造性强的材料，在吸附
、
催化等多个领域都发挥着重要作用
。
绝大多数碳基材料原料都是来自煤
、
石油或它们的加工产物等有机物质，通过加压
、
裂解等一系列工艺制备而成
。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种碳基功能材料及其制备方法和应用，制备方法绿色环保，制备得到的碳基功能材料对于重金属具有优异的去除效果
。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种碳基功能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1.
将原料球磨得到混合样品，所述原料包括
10
～
20
份活性污泥或生物质材料
、5
～
10
份氯化钙和0～5份氢氧化钙；
[0007]S2.
将混合样品置于马弗炉中于
280
～
300℃
热解
25
～
35min
，冷却后清洗烘干得到所述碳基功能材料
。
[0008]进一步，所述生物质材料为疏导秸秆或柚子皮
。
[0009]进一步，步骤
S1
中，活性污泥在使用前先进性风干处理
。
[0010]进一步，步骤
S1
中，球磨机的转速为
400
～
450rpm
，球磨时间为
25
～
35min。
[0011]进一步，步骤
S2
中的升温速度为：先在
30min
内快速升温至
250℃
，然后以
0.3
～
0.5℃/min
的速率升温至
280
～
300℃。
[0012]进一步，步骤
S2
中，热解停止后，待马弗炉冷却至
100℃
，取出样品冷却至室温
。
[0013]进一步，步骤
S2
中使用超纯水进行清洗，水洗至
pH
值稳定后烘干
。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种碳基功能材料，由上述制备方法制得
。
[0015]第三方面，本专利技术提供了上述碳基功能材料在去除环境中重金属离子中的应用
。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术采用活性污泥或生物质材料与氯化钙
、
氢氧化钙添加剂混合球磨后在低温热解下制备了性能优异的碳基功能材料，其中氯化钙和氢氧化钙的添加有利于活性污泥材料或生物质材料的活化，在球磨过程中持续能量的输入，使活性污泥或生物质材料发生变化，暴露新的化学反应界面，增强物质间的化学反应活性，使得材料的表面官能团及其物化性质出现变化，制备得到的碳基功能材料对多种重金属离子
(Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ))
均具有很好的去除效果，性能优异
。
[0018]本专利技术在低温且无需控制热解氛围环境下制备了性能良好的碳基功能材料，制备过程绿色低碳，工艺操作简单，耗时短，易实现大规模生产应用，具有更实际的工程应用前
景
。
[0019]本专利技术使用的活性污泥或生物质材料来源广泛，有利于节约成本，并且有利于污水处理厂活性污泥资源的回收利用，经济效益高
。
[0020]本专利技术所提供的制备工艺是一种合格的绿色低碳的生物质固体废物资源回收技术，可适配于多种实际生物质固体废物
。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1‑5以及对比例1制备的碳基功能材料对
Cd(Ⅱ)
的去除效果图；
[0022]图2为本专利技术实施例1和对比例1制备的碳基功能材料的
SEM
图，其中图
2a
为对比例1制备的碳基功能材料的
SEM
图，图
2b
为实施例1制备的碳基功能材料吸附
Cd(Ⅱ)
前的
SEM
图；图
2c
为实施例1制备的碳基功能材料吸附
Cd(Ⅱ)
后的
SEM
图；
[0023]图3为本专利技术实施例
1、
实施例3和对比例1制备的碳基功能材料的
C1s
图谱，其中图
3a
为对比例1制备的碳基功能材料的
C1s
图谱，图
3b
为实施例3制备的碳基功能材料的
C1s
图谱，图
3c
为实施例1制备的碳基功能材料吸附
Cd(Ⅱ)
前的
C1s
图谱，图
3d
为实施例1制备的碳基功能材料吸附
Cd(Ⅱ)
后的
C1s
图谱；
[0024]图4为本专利技术实施例1制备的碳基功能材料的
XPS
全谱图，其中图
4a
为实施例1制备的碳基功能材料吸附
Cd(Ⅱ)
前的
XPS
全谱图，图
4b
为实施例1制备的碳基功能材料吸附
Cd(Ⅱ)
后的
XPS
全谱图；
[0025]图5为本专利技术实施例1‑3以及对比例1制备的碳基功能材料的
FT
‑
IR
图谱；
[0026]图6为本专利技术实施例1制备的碳基功能材料在不同初始
pH
下对
Cd(Ⅱ)
的去除效果；
[0027]图7为本专利技术实施例1制备的碳基功能材料在不同
Cd(Ⅱ)
初始浓度对镉离子的去除效果；
[0028]图8为本专利技术施例1制备的碳基功能材料对
Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)
和
Pb(Ⅱ)
的去除效果图
。
具体实施方式
[0029]以下结合附图及具体实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围
。
[0030]本专利技术利用活性污泥与添加剂混合球磨后在低温热解下制备了性能优异的碳基功能材料
。
[0031]第一方面，本专利技术提供了一种碳基功能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0032]S1.
将原料球磨得到混合样品，所述原料包括
10
～
20
份活性污泥
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳基功能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.
将原料球磨得到混合样品，所述原料包括
10
～
20
份活性污泥或生物质材料
、5
～
10
份氯化钙和0～5份氢氧化钙；
S2.
将混合样品置于马弗炉中于
280
～
300℃
热解
25
～
35min
，冷却后清洗烘干得到所述碳基功能材料
。2.
根据权利要求1所述的碳基功能材料的制备方法，其特征在于，所述生物质材料为小麦秸秆或柚子皮
。3.
根据权利要求1所述的碳基功能材料的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中活性污泥为风干后的活性污泥
。4.
根据权利要求1所述的碳基功能材料的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，球磨机的转速为
400
～
450rpm
，球磨时...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓曼，杨易，吕熙，陈刘欣，张其武，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：