[发明专利]浒苔水热液化制备生物炭的方法及制备的生物炭的应用

说明书

本发明属于生物质综合利用和海洋环境污染治理领域，具体涉及一种以浒苔为原料，采用水热液化制备生物炭的方法及制备的生物炭的应用。浒苔水热液化制备生物炭的方法，以浒苔为原料，烘干后粉碎的浒苔粉末与去离子水在无氧条件下进行水热反应制成浒苔水热生物炭。制备的浒苔水热生物炭，其颗粒粒径不大于0.3mm，元素分析结果显示C含量高于60％，O含量低于20％；可用于吸附脱除污染海水中的重金属。本发明实现了浒苔资源化利用，变废为宝，制备的生物炭结构稳定，且能在介质复杂的海水环境中使用，既可以有效的吸附去除海水中的重金属铜及铅，亦可添加到重金属超标的土壤及沉积物中进行污染修复，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明属于生物质综合利用和海洋环境污染治理领域，具体涉及一种浒苔水热液化生物炭，即由浒苔通过水热方法制备的炭，以及该水热生物炭用于脱除污染海水中的重金属。

背景技术

随着经济的快速发展，采矿、机械制造、工业废水大量排放等过程导致近岸海域重金属污染日益严重。重金属污染与其他有机化合物的污染不同，重金属具有富集性，很难在环境中降解，并可通过食物链在生物体内蓄积。海洋重金属污染已成为全球性的环境污染问题，是海洋环境重要的监测项目之一，污染海域重金属的治理是关注的热点。但是海水的盐度较高，Na⁺、Mg²⁺、K⁺和Ca²⁺等离子的浓度可能高于污染海域中的重金属离子浓度，传统的治理水体重金属污染方法难以奏效。

生物炭是生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。生物质的水热液化能获得液态的生物油和高附加值的化学品，同时也能获得含炭量高的固体残渣-水热液化生物炭，其也是一种附加值高的环境修复材料。生物炭目前被广泛应用在农业上，比如被用来土壤改良和土壤修复，因其原料来源广泛，生产成本低。生物炭作为一种优良的吸附剂也可用于吸附脱除水体环境的重金属，但现阶段生物炭在海水中重金属污染治理的应用有限。

近年来，由于气候变化以及水体富营养化等原因，沿海浒苔绿潮爆发频繁，破坏海洋生态系统的平衡。大量繁殖的浒苔同时给养殖业和旅游业带来严重不利影响。本发明选用浒苔作为原料，通过水热液化的方法制备生物油的同时，获得浒苔水热生物炭，可提供一种浒苔爆发后资源化综合利用的方法，制备的生物炭用于吸附去除介质复杂的海水中的重金属，对环境友好，不会造成二次污染，具有良好的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种浒苔的资源化利用方法，通过水热液化的方法制备生物油的同时，获得浒苔水热生物炭，并将其用于脱除污染海水中的重金属，有效利用浒苔资源，实现对重金属污染水体的处理。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

浒苔水热液化制备生物炭的方法，以浒苔为原料，制备步骤如下：

(1)将浒苔原料80℃下烘干，使其含水率低于5％，然后粉碎，过100目筛子，获得浒苔粉末；

(2)将浒苔粉末放入反应釜中并加入去离子水，去离子水浸没浒苔粉，确保无氧环境，开启加热，温度由室温升高至350℃，升温速率为8℃/min，进行水热反应，350℃下恒温反应2h；

(3)水热反应产物过滤后，利用分析纯二氯甲烷、无水乙醇、去离子水和0.5mol/L盐酸清洗，在80℃下烘干后既制得浒苔水热生物炭。

进一步地，所述的浒苔水热液化制备生物炭的方法中，采用反应釜中通氮气确保水热反应过程中的无氧环境。

进一步地，所述的浒苔水热液化制备生物炭的方法中，水热反应过程中浒苔粉末与去离子水的质量体积比为1:10。

上述方法制备的浒苔水热生物炭，其颗粒粒径不大于0.3mm，元素分析结果显示C含量高于60％，O含量低于20％。

上述的浒苔水热生物炭的用途，用于吸附脱除污染海水中的重金属，如铜和铅。