一种PEI改性生物炭的制备方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112547015A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011431721.X(22)申请日2020.12.07(71)申请人西安工业大学地址710032陕西省西安市未央区学府中路2号(72)发明人王宇晶于芳芯张楚桐柏云赵浩舟樊朝阳(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人李凤鸣(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/30(2006.01)C02F1/28(2006.01)C02F101/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种PEI改性生物炭的制备方法及应用(57)摘要本发明公开了一种PEI改性生物炭的制备方法及其应用，该方法包括以下步骤：步骤1、制备原始生物炭:将粉碎烘干后的橘皮粉末装入坩埚中，压实密封后置于马弗炉中在400℃下限氧热解2h，冷却至室温后取出，于研钵中研磨均匀，再过筛100目筛，并用1mol/L的HCl处理4h，重复三次以去除灰分，过滤后用去离子水洗至溶液为中性；在70℃‑80℃烘干，制得原始生物炭；步骤2、制备PEI改性生物炭。因BC基质本身具有的孔结构通过物理吸附从而实现了对重金属离子的吸附，同时，PEI@BC通过交联反应将富含氨基和羧酸的高密度活性中心引入BC表面，显著提高了其吸附重金属的能力。同时，PEI@BC具有成本低、环境友好、循环利用性能好、超高吸附能力等多种优点。CN112547015ACN112547015A权利要求书1/1页1.一种PEI改性生物炭的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、制备原始生物炭:将粉碎烘干后的橘皮粉末装入坩埚中，压实密封后置于马弗炉中在400℃下限氧热解2h，冷却至室温后取出，于研钵中研磨均匀，再过筛100目筛，并用1mol/L的HCl处理4h，重复三次以去除灰分，过滤后用去离子水洗至溶液为中性；在70℃‑80℃烘干，制得原始生物炭；步骤2、制备PEI改性生物炭：步骤201、原始生物炭碱处理：将原始生物炭添加到4mol/LNaOH溶液中，在100℃条件下搅拌5h；搅拌结束后，洗至中性；随后置于80℃下干燥12h，制得碱处理过的生物炭；步骤202、PEI改性：将上述碱处理过的生物炭添加至质量浓度为20％的PEI/甲醇混合液，再于30℃条件下搅拌24h，随后将混合物转移到1％(w/v)戊二醛溶液中，继续搅拌30min，烘干，制得PEI改性生物炭。2.一种根据权利要求1所述制备方法制得的PEI改性生物炭在污染水体中对重金属离子吸附的应用。2CN112547015A说明书1/4页一种PEI改性生物炭的制备方法及应用技术领域[0001]本发明属于水处理新材料技术领域，具体涉及一种PEI改性生物炭的制备方法及应用。背景技术[0002]社会经济的快速发展，一定程度上加剧了环境污染，其中水体重金属污染最为突出，为了有效应对其造成的后果，重金属污染防治工作显得尤为重要。许多用于去除污水中重金属离子的方法包括膜分离、离子交换、吸附、化学沉淀和氧化/还原。但是，这些方法存在操作成本高、能耗高、选择性低和二次污染等缺点。与其他方法相比，吸附法被公认为是一种最流行、最经济的方法。[0003]活性炭是目前应用最为广泛的炭基吸附剂，它是由木材、煤、果壳等含碳物质在高温和缺氧条件下活化制成，因其微孔发达的结构和大的比表面积而具有较强的物理吸附能力，被广泛应用于废水处理方面，但对于大规模的废水处理，活性炭就显得较为昂贵，投资和处理费用巨大，因此一定程度上限制了活性炭的使用。生物炭是由农业或林业废弃物在完全或缺氧条件下高温热解制备而成，在高温热解和炭化的过程中，保留了原有生物质的孔隙结构，使得炭化后形成很多微小孔洞，因此具有较高的比表面积和较大的孔隙度，在废水处理方面具有非常广阔的应用前景。与活性炭相比，生物炭表面含有丰富的离子交换位点和含氧官能团，可与重金属离子发生交换和络合作用从而达到去除重金属的目的，另外，较活性炭而言，生物炭成本低廉，投资和处理费用较小。[0004]聚乙烯亚胺(PEI)是一种水溶性高分子聚合物，其分子结构中含有的伯胺、仲胺、叔胺等基团具有很高的化学反应特性，是目前已知的电荷密度最大的阳离子有机高分子，PEI独特的结构导致PEI具有独特的性能，且PEI分子具有较高的附着特性和吸附特性，使其在重金属离子吸附领域拥有特殊的应用。[0005]现有技术中还未有将聚乙烯亚胺和生物炭结合一体的制备方法的出现。发明内容[0006]本发明的目的是提供一种PEI改性生物炭的制备方法及应用，减轻有害重金属离子的不受控制排放的方法存在操作成本高、能耗高、选择性低和二次污染等缺点。[0007]为了达到