[发明专利]一种生物质炭的光热协同改性方法

说明书

本发明公开了一种生物质炭的光热协同改性方法，属于生物质资源利用技术领域。本发明为提升生物质炭材料的表面官能团及比表面积，并提高改性效率，提供了一种生物质炭的光热协同改性方法，包括：将生物炭在紫外光下辐照，同时在100℃～300℃加热，光热协同进行改性。本发明通过光热关联改性，可在短时间内显著增加生物质炭的比表面积和表面酸性官能团，从而增强生物质炭对环境中污染物质的处理能力。本发明操作简单，无二次污染，适于推广应用，具有极大的经济效益。

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及生物质炭材料的表面官能团及比表面积改性方法。

背景技术

近年来，生物炭材料由于具有环境友好、制备原材料广泛、生产成本低廉等特点，且可作为重金属污染土壤改良剂、水处理吸附剂及大气污染吸附剂等，正成为目前环境材料领域的关注焦点。

然而，未经改性的生物炭在应用中存在一些缺陷，由于其比表面积较低或表面酸性官能团含量较少，使得其对环境中污染物质的吸附能力有限。为了以提高其吸附性能，对生物炭的改性十分必要。常规的改性手段有多种，包括酸/碱改性、化学改性、重金属修饰等，这些方法虽可显著提高生物炭的吸附能力，但往往会产生二次污染，且经济性较差。

目前，CN102921380B公开了一种紫外光催化改性生物质炭的方法，此方法采用功率1000W、光谱范围365-450nm、峰值365nm的高压汞灯灯管作为紫外线光源，将生物质炭置于紫外线光源正下方80±2mm处下辐射8～16h进行改性。

本改性方法则是采用了光热协同改性技术，开发了一种更为经济环保的改性技术，可在短时间内显著增加生物质炭的比表面积和表面酸性官能团。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提升生物质炭材料的表面官能团及比表面积，并提高改性效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种生物质炭的光热协同改性方法，其包括以下步骤：将生物炭在紫外光下辐照，同时在100℃～300℃加热，光热协同改性完毕后，冷却得改性生物质炭。

其中，上述生物质炭的光热协同改性方法中，所述光热协同改性的温度为300℃。

其中，上述生物质炭的光热协同改性方法中，所述光热协同改性的时间为0.5h～24h。

优选的，上述生物质炭的光热协同改性方法中，所述光热协同改性的时间为2～16h。

更优选的，上述生物质炭的光热协同改性方法中，所述光热协同改性的时间为4～16h。

其中，上述生物质炭的光热协同改性方法中，所述紫外光的波长320nm～400nm，紫外灯置于生物质炭上方1～10cm。

本发明的有益效果：

本发明可显著提高生物质炭材料的比表面积和表面酸性官能团，使其对环境中的重金属或有机污染物质的吸附能力显著提升，可广泛用于土壤污染治理、污水处理和有机气体治理等方面，使得该环境友好材料发挥重大价值。

具体实施方式

具体的，生物质炭的光热协同改性方法，其包括以下步骤：将生物炭在紫外光下辐照，同时在100℃～300℃加热，光热协同改性完毕后，冷却得改性生物质炭。

发明人在试验中发现，生物质炭在100℃～300℃空气环境中只加热条件下并不能明显提高生物质炭的比表面积和表面酸性官能团；而通过紫外辐照协同温度控制的光热协同改性，可显著提升生物质炭比表面积和酸性官能团含量；且随着温度的升高，光热协同改性效果更佳，因此光热协同改性的温度优选为300℃；当改性外加温度超过300℃，接近生物质炭的燃点，往往会造成改性过程中生物质炭燃烧。