[发明专利]一种中药渣生物炭、制备方法及应用

说明书

本发明实施例提供了一种中药渣生物炭、制备方法及应用，利用中药药渣作为生物炭的来源，一方面来源广，将废弃中药药渣制备生物炭，实现废弃物的资源化利用，另一方面材料获取途径多且成本低，更兼有安全有效的效果。本发明中的中药药渣经过高温热解后所得的中药渣生物炭富含碳、疏松多孔、比表面积大，更具有活性官能团丰富和比表面积大的特点，通过静电作用、氢键作用、络合作用、π‑π电子供受体作用与金属磁复合，增大对液体中氟的吸附能力。

技术领域

本发明涉及氟吸附技术领域，特别涉及到一种中药渣生物炭、制备方法及应用。

背景技术

氟是维持人类健康不可或缺的微量元素之一，适量摄入氟有助于骨骼和牙齿的健康；但是长期过量的氟摄入将会引起包括氟牙症、氟骨病、脑损伤、内分泌紊乱等一系列严重的健康问题。世界卫生组织建议，饮用水中氟离子浓度为0.5-1.5mg/l，我国《生活饮用水卫生标准》规定的氟离子浓度限值为1.0mg/l。

由于受到地质化学的影响和人类的工农业活动，多地区地下水氟含量超标。据统计，我国饮水型氟疾病约占总患病人数的90%以上。因此将超标的氟离子从水中去除是需要解决的问题。目前常用的除氟方法有化学沉淀法、混凝法、离子交换、膜处理法、电渗析法和吸附法等等。吸附法是众多处理方法中表现优异的方法。污染物通过与吸附材料表面的活性官能团接触的方式，结合在吸附材料上，或者结合到材料中的孔隙中，进而实现吸附材料对污染物的去除。生物炭对多种污染物都有很好的去除效果，如：重金属、染料、抗生素等，是一种环境友好、性能高效、前景光明的吸附材料。另外，对生物炭进行改性还能够更进一步提升生物炭吸附性能。原始生物炭通过改性可以更进一步扩大比表面积或改变其表面的化学组成，从而提升其吸附能力，实现更高的去除效果。

因此，如何提供一种探究一种高效、安全、操作方便以及环境友好的生物炭改性方法，来获得更高的环境应用价值的炭材料，进一步提高材料对氟的吸附效果，实现经济高效的污染治理具有十分重要的意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提出了一种中药渣生物炭、制备方法及应用，利用中药药渣作为生物炭的来源，一方面来源广，将废弃中药药渣制备生物炭，实现废弃物的资源化利用，另一方面材料获取途径多且成本低，更兼有安全有效的效果。本发明中的中药药渣经过高温热解后所得的中药渣生物炭富含碳、疏松多孔、比表面积大，更具有活性官能团丰富和比表面积大的特点，通过静电作用、氢键作用、络合作用、π-π电子供受体作用与金属磁复合，增大对液体中氟的吸附能力。

有鉴于此，本发明提出了一种中药渣生物炭的制备方法，包括

将中药渣烘干后粉碎过筛得到中药渣粉；

将所述中药渣粉抽真空；其中抽真空以15-20℃/min升温速率升温至900-1000℃并保温240-300min，气压保持-0.1MPa；

利用120-150min降温冷却至室温并过筛得到生物炭；

含铁混合物与所述生物炭混合溶解后与氨水90℃-100℃混合，并以300-400r/min的转速搅拌反应1.5-2h；将反应后的材料冲洗后烘干即为改性生物炭。

在一些实施例中，中药渣生物炭的制备方法还包括将所述改性生物炭与0.5-1mol/L硝酸铝溶液混合，60-80℃温度下且以160 r/min的速度搅拌并调节溶液pH为5-6，搅拌反应30min；蒸馏水冲洗抽滤后干燥得到铝磁复合生物炭。

在一些实施例中，所述中药渣粉抽真空方法为利用石英舟，并将石英舟置于石英管中，使用真空泵抽出石英管内空气至气压表读数为-0.1MPa。

在一些实施例中，所述含铁混合物为氯化铁和硫酸亚铁，其中氯化铁和硫酸亚铁的质量比为15-18:1。

在一些实施例中，所述含铁混合物与所述生物炭的质量比为13-15:1。