本發(fā)明屬于生物質(zhì)炭吸附材料制備以及環(huán)境污染治理領(lǐng)域,特別涉及一種以農(nóng)林剩余物為主要材料進(jìn)行水熱炭化制備生物質(zhì)吸附材料的生產(chǎn)方法,具體是一種高效吸附銅離子負(fù)載碳酸鈣的水熱生物質(zhì)炭材料的制備方法。
背景技術(shù):
近年來,隨著工業(yè)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,各種工業(yè)(如冶煉、電鍍、采礦等)廢水和固體廢棄物的滲出液直接排入水體,致使水體中重金屬含量越來越高。由于重金屬元素具有難降解、易積累、毒性大等特點(diǎn),還能被植物富集吸收進(jìn)入食物鏈,從而危害人、畜、鳥等各種生命的健康。銅是一種廣泛存在于水環(huán)境中的重金屬,雖然濃度不高,但當(dāng)銅在生物體內(nèi)積累到一定數(shù)量后,就會(huì)出現(xiàn)受害癥狀,生理受阻、發(fā)育停滯,甚至死亡,受到環(huán)境科學(xué)界的廣泛關(guān)注。
水熱炭化技術(shù)是一種新型的生物質(zhì)炭化技術(shù),與傳統(tǒng)熱裂解炭化技術(shù)相比,水熱炭化技術(shù)具有不受物料含水率的限制,制備條件溫和、設(shè)備處理簡(jiǎn)單、操作方便、應(yīng)用規(guī)??烧{(diào)節(jié)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。以農(nóng)林剩余物為原料,采用水熱炭化技術(shù)制備的水熱生物質(zhì)炭表面含有豐富的有機(jī)官能團(tuán),對(duì)重金屬離子具有較高的吸附容量,但對(duì)重金屬吸附容量有待進(jìn)一步提高。因此,尋求制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的的高效重金屬吸附水熱生物質(zhì)炭具有重大意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn),而提出的一種高效吸附銅離子負(fù)載碳酸鈣的水熱生物質(zhì)炭材料的制備方法。
一種高效吸附銅離子負(fù)載碳酸鈣的水熱生物質(zhì)炭材料的制備方法,包括以下步驟:
s1:將農(nóng)林剩余物原料置于烘干機(jī)中烘干1~3h,待水分降至5%以下,再將烘干后的農(nóng)林剩余物轉(zhuǎn)移至粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎、過篩,即得到農(nóng)林剩余物粉;
s2:將農(nóng)林剩余物粉、氯化鈣和碳酸鈉置于水中,室溫?cái)嚢?,待混合均勻后置于帶聚四氟乙烯?nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中,然后在180~240℃條件下反應(yīng)6~24小時(shí)、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后取濾渣烘干即得到碳酸鈣負(fù)載的水熱生物質(zhì)炭。
優(yōu)選的,所述農(nóng)林剩余物粉、氯化鈣、碳酸鈉和水的重量份比為40:2~10:2~10:150~250。
優(yōu)選的,所述農(nóng)林剩余物粉、氯化鈣、碳酸鈉和水的重量份比為40:5:5:200。
優(yōu)選的,所述農(nóng)林剩余物為竹屑和麻桿中的任意一種。
優(yōu)選的,所述農(nóng)林剩余物粉為通過60目篩網(wǎng)且不過80目篩網(wǎng)的粉末。
優(yōu)選的,所述s2步驟中的攪拌速度為200~400r/min。
優(yōu)選的,所述s2步驟中的烘干溫度為90~110℃,烘干時(shí)間由水熱生物質(zhì)炭中的水分的決定,當(dāng)水分低于2%即可停止烘干。
本發(fā)明采用氯化鈣、碳酸鈉和農(nóng)林剩余物粉水熱炭化制備碳酸鈣負(fù)載的水熱生物質(zhì)炭對(duì)銅離子的吸附能力明顯提高,對(duì)銅離子的吸附容量可以達(dá)到120mg/g以上,而對(duì)應(yīng)的不加氯化鈣和碳酸鈉制備的水熱生物質(zhì)炭對(duì)銅離子的飽和吸附容量?jī)H為14mg/g,將作為農(nóng)林剩余物、環(huán)境污染物改性成吸附率高的水熱生物質(zhì)炭吸附材料,對(duì)重金屬離子具有良好的吸附性能,有利于應(yīng)用到工業(yè)廢水的處理等領(lǐng)域,且變廢為寶,極大地提高了農(nóng)林廢棄物的附加值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的碳酸鈣負(fù)載的水熱生物質(zhì)炭對(duì)銅離子的等溫吸附線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解說。
實(shí)施例一~八的原料按照下表中數(shù)值以重量份為單位進(jìn)行配比:
實(shí)施例一按照上表中農(nóng)林剩余物、氯化鈣、碳酸鈉和水的重量份進(jìn)行稱取,并按以下步驟進(jìn)行制備:
s1:將木屑置于烘干機(jī)中烘干,待水分降至5%以下,再將烘干后的木屑轉(zhuǎn)移至粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎、并過篩,取能通過60目篩網(wǎng)且不過80目篩網(wǎng)的粉末即為木粉;
s2:將木粉、氯化鈣和碳酸鈉置于水中,室溫下以200~400r/min的速度攪拌,待混合均勻后置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中,然后在200℃條件下反應(yīng)24小時(shí)、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后取濾渣于100℃烘干至水分低于2%即可停止烘干,即為碳酸鈣負(fù)載的水熱生物質(zhì)炭。
實(shí)施例二~八中的農(nóng)林剩余物、氯化鈣、碳酸鈉和水按照上述表格重的重量份進(jìn)行稱取,且制備方法與實(shí)施例一相同。
對(duì)實(shí)施例一~八制備的碳酸鈣負(fù)載的水熱生物質(zhì)炭進(jìn)行銅離子吸附實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示實(shí)施例一的吸附效果最佳。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。