一种生物质基活性炭吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质基活性炭吸附剂的制备方法，属于吸附剂技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基活性炭吸附剂的制备方法


[0001]本专利技术属于吸附剂
，尤其涉及一种生物质基活性炭吸附剂的制备方法
。

技术介绍

[0002]当前，含有染料的工业废水排放量正随着印染
、
纺织
、
皮革等行业的快速发展而增加
。
在众多的染料中，亚甲基蓝是一种典型的阳离子染料，人类长期接触会引发溶血性贫血
、
急性肾功能衰竭等疾病
。
近年来，处理亚甲基蓝废水的方法主要包括：化学氧化法
、
光催化法
、
生物法和吸附法等
。
其中，化学氧化法虽适用范围广，但易造成二次污染
。
光催化法反应时间短
、
氧化过程彻底，但响应光谱窄，达到理想效果会产生更多的
OH
‑
，反应过程复杂
。
生物法应用简便，成本较低，但传统生物法处理能力有限，需与其他方法联用
。
相比之下，吸附法具有效率高
、
能耗低等优势，目前被广泛应用于亚甲基蓝废水处理
。
因此，具有高效率的活性炭吸附剂的开发尤为重要
。
[0003]吸附法是一种通过使用吸附剂来对印染废水中的杂质进行吸附处理从而净化印染废水的方法
。
目前常见的吸附剂有活性炭
、
煤渣
、
膨润土和无机吸附剂等，吸附受多种物理和化学因素的影响，如吸附剂的表面积/>、
粒度
、
温度
、pH
和接触时间等
。
目前，活性炭作为吸附剂的改良研究主要集中于如何扩大活性炭的孔径，使其既能吸附更多的污染物，又能吸附高分子质量的化合物
。
[0004]活性炭具有非常丰富的孔隙结构和良好的吸附性能
。
它的吸附作用是物理和化学吸附作用的结合，其外观呈黑色
。
它的成分除了主要的碳之外，还含有少量的氢
、
氮和氧，结构为六边型
。
其不规则的六边形结构使其具有多孔结构和巨大的比表面积
。
[0005]传统制备活性炭的原料有煤炭
、
石焦油等，但这些原料都是不可再生能源
。
随着全球资源危机和生态的劣化，考虑到低成本
、
清洁的
、
可再生生物能源材料可以满足可持续发展的社会要求，需要代替现有的材料制造出活性炭等可再生材料
。
按照其所用原料的具体品种，我们可将生物质活性炭大致划分为以下三类，包括：植物型
、
动植物型和其它类的微生物质
。
生物质活性炭的生产原料非常丰富，性能也十分优越，特别重要的是各种植物型生物质原材料，全球植物资源的拥有量十分庞大且其产品价格低廉，并且可实现再生
。
在这种背景下，生物质材料，诸如淀粉
、
木质素
、
天然草粉等具有来源丰富
、
无毒无害
、
可再生
、
可降解等优势，已成为人类重点关注的对象
。
[0006]当前制备活性炭的技术是将石化类或者生物质材料与活化剂共混后直接进行烧结碳化得到活性炭，但这种方法在加工过程中难以控制，尤其是加工粉末状的生物质材料，控制难度大大增加
。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种生物质基活性炭吸附剂的制备方法
。
以高直链淀粉
、
木质素和天然草粉为原材料制备生物质基活性炭，并应用于亚甲基蓝废水处理
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]技术方案一：一种生物质基活性炭吸附剂，采用聚甲基丙烯酸甲酯将粉末状生物质原料包覆得到前驱体，将前驱体与活化剂磷酸混合后进行活化处理，得到生物质基活性炭吸附剂；其中，活化处理温度为
400
‑
800℃
，碳化时间为
0.5
‑2小时；所述粉末状生物质原料为高直链淀粉
、
木质素和天然草粉中的一种
。
[0010]进一步地，所述高直链淀粉的粒径为5‑
40
μ
m
，木质素的粒径为2‑
10
μ
m
，天然草粉的粒径为5‑
50
μ
m。
[0011]技术方案二：一种生物质基活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]1)
将粉末状原料与聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)
共混，然后溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液；前驱体溶液挤出成型，得到的小球烘干后进行预氧化和碳化，得到碳化产物；
[0013]2)
将碳化产物与活化剂磷酸混合，静置，然后以2‑
8℃/min
的升温速率升温至
400
‑
800℃
并保温
0.5
‑2小时，得到生物质基活性炭吸附剂
。
[0014]进一步地，所述将粉末状原料与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为
1∶1。
使用
PMMA
的目的是将原料包裹，形成大尺寸颗粒，有助于后续的加工
。
[0015]进一步地，所述前驱体溶液的总浓度为
10
‑
15wt
％
。
所述有机溶剂为
N,N
‑
二甲基甲酰胺
(DMF)。
[0016]进一步地，所述小球的制备方法为：将前驱体溶液装在5‑
20mL
的针管中，使用推进器以5‑
30mL/h
的推进速度将前驱体挤出，形成球状液滴，球状液滴直接滴入乙醇和蒸馏水
(
体积比
1∶1)
的混合液中，固化形成小球
。
[0017]进一步地，所述预氧化是指将烘干的小球以1‑
3℃/min
的升温速率升温至
200
‑
300℃
并保温
0.5
‑2小时
。
[0018]进一步地，所述碳化是指将烘干的小球以2‑
8℃/min
的升温速率升温至
500
‑
1200℃
并保温
0.5
‑2小时
。
[0019]进一步地，所述静置时间为6‑
12
小时，目的是使磷酸能够更充分的与小球混合
。
[0020]本专利技术还提供一种所述的生物质基活性炭吸附剂在处理含有亚甲基蓝废水中的应用
。
[0021]进一步地，所述生物质基活性炭吸附剂的投加量为<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物质基活性炭吸附剂，其特征在于，采用聚甲基丙烯酸甲酯将粉末状生物质原料包覆得到前驱体，将前驱体与活化剂磷酸混合后进行活化处理，得到生物质基活性炭吸附剂；其中，活化处理温度为
400
‑
800℃
，碳化时间为
0.5
‑2小时；所述粉末状生物质原料为高直链淀粉
、
木质素和天然草粉中的一种
。2.
根据权利要求1所述的生物质基活性炭吸附剂，其特征在于，所述高直链淀粉的粒径为5‑
40
μ
m
，木质素的粒径为2‑
10
μ
m
，天然草粉的粒径为5‑
50
μ
m。3.
一种如权利要求1或2所述的生物质基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将粉末状原料与聚甲基丙烯酸甲酯共混，然后溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液；前驱体溶液挤出成型，得到的小球烘干后进行预氧化和碳化，得到碳化产物；将碳化产物与活化剂磷酸混合，静置，然后以2‑
8℃/min
的升温速率升温至
400
‑
800℃
并保温
0.5
‑2小时，得到生物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪杰，王赫，张梦涵，姚岚，卢浩，李海路，徐荣荣，王晨，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：