[发明专利]适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法及该生物质炭

说明书

本申请涉及污水处理领域，更具体地说，它涉及适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法及该生物质炭。一种适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法，包括以下步骤：将食用菌菌糠在微波功率35‑45W的条件下微波提取15‑45min，得到菌糠多糖混合物；将菌糠多糖混合物在‑60~‑100℃的条件下进行冷冻干燥，处理时间为18‑30h，得到泡沫状固体混合物；将泡沫状固体混合物在800‑1000℃的条件下碳化处理30‑120min，得到适用于污水重金属吸附的生物质炭。本申请的制备方法可以提供一种比表面积大、孔隙率高、适用于污水重金属吸附的优点。

技术领域

本申请涉及污水处理领域，更具体地说，它涉及适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法及该生物质炭。

背景技术

在PCB生产流程中，有很多道工序都会无可避免地产生大量的重金属废水，内含Cu、Ni、Cr等重金属。这些污水如果直接排放，将会对生态环境有极大影响。故，需要在排出之前进行处理。

目前，重金属废水中重金属的去除通常采用物理分离法，即投加化学药剂进行化学沉淀后分离去除。此种方式对污染物去除效果较好，出水达标率稳定，但是物料消耗较高，且沉淀分离后的重金属污泥需作为危险废物进行脱水后转运处理，流程较为复杂。

相比上述方法，利用价格相对低廉的生物材料投入到污水中进行重金属的吸附逐渐被广泛应用，成为热点。在相关技术中，为了获得更加优异的比表面积，通常在热解过程中进入活化剂(KOH等)，来提高其孔隙度，增加其比表面积，从而获得更加优异的吸附效果。但是活化剂的添加大幅度增加了材料工业化制备难度及制备成本。因此，还有待改善。

发明内容

为了缓解上述问题，本申请提供适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法及该生物质炭。

第一方面，本申请提供一种适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法，采用如下的技术方案：

一种适用于污水重金属吸附的生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

将150-250g食用菌菌糠与900-1200ml醇溶液、400-600ml水混合，在微波功率35-45W的条件下微波提取15-45min，得到40-60ml菌糠多糖混合物；

将菌糠多糖混合物在-60～-100℃的条件下进行冷冻干燥，处理时间为18-30h，得到泡沫状固体混合物；

将泡沫状固体混合物在800-1000℃的条件下碳化处理30-120min，得到适用于污水重金属吸附的生物质炭。

目前市场常见的生物质炭的制备方法为先烧炭，再通过加活化剂等水热方式去制造空隙结构，该方式下制备出来的生物质炭的比表面积通常在400～1000m²/g。

由于碳的形貌结构很难控制，尤其是生物质炭还涉及到需要造孔，现有的技术中，炭烧前与炭烧后的形状一般不会有太大的差异。通过采用上述技术方案，发明人在偶然中发现，控制特定的反应参数，将成碳物质微波提取后冷冻干燥，所得到的固体混合物竟然像泡沫一样。将该固体混合物进行灼烧碳化后所制得的生物质炭，在各方面的性能竟然都得到了不同幅度的提升！发明人猜测，是因为特殊的微波提取+冷冻干燥的工艺，使材料内部水分蒸发的过程的同时，成碳物质的原始结构没有收到破坏，形成了天然的三维烟雾状结构。

该特殊的物理结构赋予了成碳物质特殊的化学组成，进而使得生物质炭具有稳定的三维结构，比表面积可达到2000m²/g以上。

发明人将该特殊制得的生物质炭投入到污水处理池中使用，发现对于PBC废水中的Cu、Ni、Cr等重金属离子具有优异的吸附效果。吸附了大量重金属的生物质炭在经过解吸后，又可以重新投入到污水池中利用，绿色环保，有效降低了处理污水重金属的成本，提高污水重金属的处理效果，适合在本领域中推广使用。