[发明专利]改性复合生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明属于活性炭制备领域，具体涉及改性复合生物炭及其制备方法和的应用。本发明所要解决的技术问题是提供一种改性复合生物炭及其制备方法和用途；制备方法包括以下步骤：A、将秸秆炭化，洗去灰分，干燥、粉碎后得到秸秆生物炭；B、将秸秆生物炭和碱液混合进行化学改性，分离，固体经洗涤、干燥，得到改性秸秆生物炭；C、复合处理：将改性秸秆生物炭、聚乙二醇和水混合，加入MIEX搅拌后，再进行超声处理；然后加入抗坏血酸或羟胺继续搅拌，再加入过氧化氢溶液继续搅拌，分离，固体经洗涤、干燥，得到改性复合生物炭。本发明方法能够利用农林废弃物秸秆，制备得到吸附性能良好的改性复合生物炭。

技术领域

本发明属于活性炭制备领域，具体涉及改性复合生物炭及其制备方法和吸附金属离子的应用。

背景技术

随着工业化极大推进，环境治理愈发成为亟待解决的问题，冶炼、化工、印染、纺织及核燃料循环过程等行业排放的废水中含有大量重金属离子等污染物质，若未经处理即排放到环境中会严重危害人类的健康、动植物及水体安全。

与化学沉淀、膜处理、离子交换、光催化、电沉积等方法相比较，吸附法具有效率高、操作简单、便宜且无副产物、可循环利用及无二次污染等优点。吸附剂的工业应用要求其制备方法简单、高效、成本低、环保等，因此其原料来源的广泛性、丰富性、易得性、可降解性至关重要。

在环保愈发重要和原材料日益紧缺的今天，若能以农林废弃物等生物质为原料，制备性能优良的吸附材料，用以去除环境污染物，无疑对环境保护、资源再生与回收利用等都有重大而积极的意义。一方面，生物质均可作为生物炭制备的前驱体材料，如农业废弃物、林业废弃物、水生植物、城市垃圾和污水污泥等；另一方面，由于生物质中富含纤维素及木质素，作为自然界中可再生、可生物降解且丰富的天然聚合物，可从农林废弃物中提取纤维素及木质素用作廉价的吸附剂。生物炭的比表面积大、具有多孔结构及表面富含官能团，因此对水溶液中污染物(如重金属、有机污染物、其他污染物等)显示出较好的去除能力。此外，研究表明，对生物炭进行活化(物理活化、化学活化)或制备生物质复合材料来增大比表面积，或增强表面性质，可以极大地提高吸附性能或增加去除污染物的种类。

发明内容

本发明针对现有生物炭活性不高、不易回收再生等问题，而提出一种改性复合生物炭及其制备方法以及利用其吸附水体中金属离子的方法。本发明将农业常见废弃物秸秆为原料，制备成生物炭，经过化学改性后，采用目前商品化的磁性强碱性阴离子交换树脂(简称MIEX)与改性生物炭相复合，制备得改性复合生物炭，该改性复合生物炭具有活性高、易于回收再生等优点。

本发明所要解决的技术问题是提供一种改性复合生物炭的制备方法。该制备方法包括以下步骤：

A、制备秸秆生物炭：将秸秆炭化，洗去灰分，干燥、粉碎后得到粉末状秸秆生物炭；

B、化学改性：将秸秆生物炭和碱液混合进行化学改性，分离，固体经洗涤、干燥，得到改性秸秆生物炭；

C、复合处理：将改性秸秆生物炭、聚乙二醇和水混合，加入MIEX搅拌后，再进行超声处理；然后加入抗坏血酸或羟胺继续搅拌，再加入过氧化氢溶液继续搅拌，分离，固体经洗涤、干燥，得到改性复合生物炭。

具体的，上述改性复合生物炭的制备方法步骤A中，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆或棉花秸秆中的至少一种。

进一步的，上述改性复合生物炭的制备方法步骤A中，所述秸秆为清洗干净、面积为5～10cm²的小块。

具体的，上述改性复合生物炭的制备方法步骤A中，所述炭化温度为400～600℃。炭化时间为30min～4h。

具体的，上述改性复合生物炭的制备方法步骤A中，所述粉碎至过80～160目筛网，筛下物即为粉末状秸秆生物炭。