[发明专利]稻草基磁性生物炭的制备方法

说明书

本发明提供稻草基磁性生物炭的制备方法，包括以下步骤：1）对稻草进行清洗、自然风干、烘箱干燥、粉碎及过筛，得稻草粉末；2）将稻草粉末在马弗炉中进行预碳化，洗涤、干燥得稻草基预炭化产物；3）将稻草基预炭化产物放置在管式炉中，通入氩气，在400~500℃热解2~3h，冷却至室温后，洗涤至中性，烘干研磨后过筛,得稻草基生物炭；4）将稻草基生物炭和油胺放入反应釜中进行均匀混合并超声，再向上述混合溶液中加入乙酰丙酮铁，对混合溶液搅拌均匀得到液体产物，离心后分离出黑色物质，即得稻草基磁性生物炭，本发明制备出的稻草基磁性生物炭相比于原始生物炭具有更好的热稳定性和更大的比表面积，且稻草基磁性生物炭的孔隙结构以中大孔为主。

技术领域

本发明涉及生物炭以及生物炭的制备的技术领域，具体涉及稻草基磁性生物炭的制备方法。

背景技术

生物质炭是在低氧或无氧环境下，通过高温裂解将植物碳化的产物，已成为近年来环境、农林、能源等研究领域关注的热点。生物质炭为生物能源生产、土壤改良、肥料创新、温室气体减排、废弃生物质资源利用等问题提出了解决方法。以生物炭为代表的多孔炭由于其本身所具有的显著的吸附性能、较高的比表面积、发达的孔隙结构和稳定的化学性质，广泛应用于催化反应、生物分离、清洁生产等化工、环保领域。传统的回收方法主要采用过滤，由于多孔炭粒度小，应用于水处理时，分离回收较困难，容易造成资源浪费及二次污染；与此相比，磁性分离技术具有快捷、廉价、简单等优点。

全世界秸秆资源十分丰富，年产量在30亿吨左右。而我国是农业大国，农作物稻草数量十分巨大，且种类众多。据2003年调查统计，稻草总量达7.94亿吨左右，并且以每年0.13亿吨的速度增长。同时存在以下缺点，稻草的收集、运输、利用过程中机械设备成本过高，产业链较短，缺乏技术支持，人们认知存在误区等，导致农作物稻草的利用率不高。焚烧过程污染空气环境，危害人体健康，容易引发火灾。

通过某种技术手段给生物炭赋予磁性，不仅能利用生物炭本身具有的良好吸附性，而且还可利用其磁性采用磁分离技术进行分离回收，这样就可克服普通生物炭在传统过滤法中的碎炭流失、筛网堵塞等缺点。

发明内容

本发明的目的是解决现有制备方法的不足，提供稻草基磁性生物炭的制备方法，本发明制备出的稻草基磁性生物炭相比于原始生物炭具有更好的热稳定性和更大的比表面积，且稻草基磁性生物炭的孔隙结构以中大孔为主。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：稻草基磁性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

1）对稻草进行清洗、自然风干、烘箱干燥、粉碎及过筛；所述清洗过程中采用去离子水对稻草进行清洗，直至将稻草表面的黏附物清洗干净；所述自然风干时间为36~72h，自然风干温度为25~30℃；所述烘箱干燥时间为12~36h，干燥温度为70~80℃；粉碎后的稻草过80~120目的筛网得稻草粉末；

2）取步骤1）中制得的稻草粉末放置在马弗炉中进行预碳化，预碳化温度为450~550℃，碳化时间为5~7h，在马弗炉中冷却至室温后取出，得预炭化产物，用浓度为0.5~1.5mol/L的HCl溶液对制得的预炭化物浸泡10~20h，经过滤，用去离子水洗至中性后，在烘箱中干燥，干燥温度为70~80℃，干燥时间为12~36h，得稻草基预炭化产物；

3）将步骤2）制得的稻草基预炭化产物放置在管式炉中，并在管式炉中以300~400mL/min的流速持续通入氩气，管式炉的升温程序设定为：从室温以10~20℃/min的升温速率加热上升到400~500℃，并在此温度条件下持续热解2~3h，然后开始自然降温过程，在降温过程中保持氩气以相同流速持续通入，冷却至室温后，用去离子水洗涤至中性，烘干研磨后经过80~100目筛, 得稻草基生物炭，并储存于干燥器中备用；