[发明专利]一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法，该方法包括将费约果经生物酶解提取果胶后剩余的果肉残渣烘干后与氯化锌共同煅烧处理，得到的多孔碳经酸碱中和、去离子水处理、真空干燥后，研磨过筛即可制得。本发明公开的制备方法操作简单，制备的多孔碳表面具有丰富的孔状结构，能够高效地吸附亚甲基蓝。同时本发明公开的方法可以促进农业废弃物高值化利用，在生物活性成分富集、废水治理等方面有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能性天然生物质材料技术领域，具体涉及到一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法。

背景技术

活性炭是一种的无定形的碳基材料，具有高比表面积和高孔隙率结构。由于其良好的吸附性能和多孔结构，活性炭被广泛用于吸附水和空气中的污染物，以及作为能源储存、催化和电极的材料。目前，商业活性炭通常是以煤为原料生产的，煤作为前体，所以它受到煤的不可再生性的限制，而且其价格仍然很高。因此，人们将研究和开发的重点放在生物质活性炭上。当前，有关生物碳的报道已有较多报道，主要集中在原料的选择上，如各种植物的来源，以及植物的根、茎、叶、种子和果壳等。而对于果蔬的生物活性物质，特别是不溶性膳食纤维等来作为碳源的报道甚少。

不溶性膳食纤维是果蔬中的主要成分，也是果蔬加工中主要的丢弃物。利用该材料不仅实现了果蔬废渣的再利用，提升其应用价值，还能缓解其对环境造成的污染。前期对费约果果肉生物活性物质的提取研究发现，其不溶性膳食纤维占干物质含量的60％以上，如果不加以利用，会造成大量资源的浪费。因此，如何利用费约果不溶性膳食纤维基制备出吸附性能好、生产成本低的多孔生物炭是目前需要解决的主要问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳及其制备方法，可以促进农业废弃物高值化利用，并获得富含多孔结构、吸附性能好的费约果不溶性膳食纤维基的多孔生物碳。

为达上述目的，本发明提供了一种基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法，包括以下步骤：

(1)将费约果残渣粉末与氯化锌共溶于去离子水中，冷冻干燥后制得混合物；

(2)将混合物依次经煅烧、酸碱中和及真空干燥后，研磨过筛，制得基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物炭；

煅烧的过程包括：于保护气体氛围中以3-5℃/min的升温速率升温至300-700℃，煅烧1-2h。

优选的，费约果残渣粉末通过以下方法制备得到：

将费约果经生物酶解提取果胶后剩余的果肉残渣烘干后粉碎，过60目筛制得。

优选的，费约果残渣粉末、氯化锌与去离子水的质量比为1:3-5:100。

优选的，冷冻干燥的温度为-60～-50℃，冷冻干燥的时间为24h。

优选的，酸碱中和具体包括以下步骤：

将煅烧后的产物研磨后过60目筛，得到生物碳粉后使用酸溶液浸泡，再使用碱溶液浸泡后，去离子水反复清洗即可。

优选的，酸溶液为浓度为0.5-2mol/L的盐酸溶液，酸溶液浸泡时间为8-12min；碱溶液为浓度为0.5-2mol/L的氢氧化钠溶液，碱溶液浸泡后的溶液pH为中性。

优选的，煅烧的过程包括：于氮气氛围中以5℃/min的升温速率升温至500℃，煅烧1h。

优选的，真空干燥的温度为-60～-50℃，真空干燥的时间为24h。

本发明还公开了上述基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳的制备方法制备得到的基于费约果不溶性膳食纤维的多孔生物碳。

综上，本发明具有以下优点：