一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法.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CN111841495A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010669537.2C02F101/38(2006.01)(22)申请日2020.07.13(71)申请人安徽农业大学地址230036安徽省合肥市蜀山区长江西路130号(72)发明人范世锁李斌梅杨璐王毅王振唐俊(74)专利代理机构合肥金安专利事务所(普通合伙企业)34114代理人金惠贞(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)B01J20/28(2006.01)B01J20/30(2006.01)C02F1/28(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法(57)摘要本发明公开了一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法，属于产品加工废弃物资源化再利用领域。本发明采用碳酸氢钾作为改性剂。首先对茶渣进行热水洗涤、烘干、粉碎，其次将茶渣进行水热处理，水热处理后将茶渣水热炭固体烘干，接下来将水热炭和碳酸氢钾浸渍混合均匀，烘干后放入到管式马弗炉中进行热解，热解后对炭化产物进行酸洗、水洗、烘干、球磨后得到茶渣生物炭，制得的茶渣生物炭有着发达的孔隙结2构，很大的比表面积，比表面积1278~1405m/g，3孔体积0.6734~0.8067cm/g。茶渣生物炭对水体中的四环素有着很好的去除效果，对水体中四环素的吸附量可达429~478mg/g。CN111841495ACN111841495A权利要求书1/1页1.一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法，其特征在于制备操作步骤如下：（1）原料预处理将茶渣水洗干净，烘干，粉碎，过60~80目筛，得到去除杂质和灰分的茶渣粉；（2）水热处理将3~5克茶渣粉和50~80毫升纯水混合，在水热反应釜中，温度200℃条件下反应8~10小时，固液分离得到水热炭，水热炭用无水乙醇洗涤三次，烘干，得到水热炭；（3）改性剂浸渍处理按质量比1:4~1:6将水热炭和碳酸氢钾进行混合，加入200mL纯水进行浸渍处理，温度15~35℃条件搅拌2~4h；干燥去除水分，得到水热炭和碳酸氢钾混合的混合固体；（4）炭化处理将混合固体放入石英舟中，转移到管式马弗炉中，以5℃/min的升温速率升至700℃进行炭化，温度700℃保留1~3h，冷却至室温后取出，得到炭化物；（5）洗涤及干燥将炭化物倒入100mL浓度0.1摩尔的盐酸溶液（HCl）进行洗涤，抽滤后继续洗涤，共洗涤三次；之后再用纯水洗涤，至洗出液的pH为6~8，干燥，球磨粉碎，得到茶渣生物炭；所述茶23渣生物炭的比表面积为1278~1405m/g、孔体积为0.6734~0.8067cm/g。2.根据权利要求1所述的一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为100~105℃，时间10~24h。3.根据权利要求1所述的一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，按体积比1：20将水热炭用无水乙醇洗涤三次；在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为100~105℃，时间10~24h。4.根据权利要求1所述的一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，在鼓风干燥箱中干燥去除水分，干燥温度为100~105℃，时间10~24h。5.根据权利要求1所述的一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为100~105℃，时间10~24h；球磨1~5分钟粉碎，过100~200目筛。2CN111841495A说明书1/5页一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法技术领域[0001]本发明属于产品加工废弃物资源化再利用领域，具体设计一种多孔高比表面积茶渣生物炭的方法及其产品和应用。背景技术[0002]中国是茶叶生产和消费大国，随着茶饮消费市场的迅速发展，我国每年茶叶生产量达200多万吨。茶叶生产或应用后会产生大量的茶渣，如何对茶渣废弃物进行资源化再利用，成为茶产业界和生态环保领域关注的热点。[0003]当前，生物炭是指由生物质在完全或部分缺氧状态下低温(<700℃)热解生成的一类富含碳、高度芳香化的固态物质。因其制备原料来源广泛、比表面积大、孔隙发达、富含官能团和矿物质等特点，生物炭在水污染控制领域具有良好的应用前景。茶渣中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、氨基酸、维他命、茶多酚和微量元素，是较好的生物炭制备原料。[0004]目前，茶渣生物炭制备的方法以直接热解炭化为主，但是直接热解得到的原状茶渣生物炭比表面积较小（<100m²/g），孔隙结构不发达，直接作为吸附剂对水体中污染物的去除效果不佳，因而需要对茶渣进行改性以提升其吸附效果。