一种磷酸改性浒苔生物炭的制备方法及其去除重金属镉的应用.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CN110681350A(43)申请公布日2020.01.14(21)申请号201910889438.2(22)申请日2019.09.19(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学(72)发明人陈冠益王传斌李湘萍颜蓓蓓刘彬刘菊平苏振平李渤(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人曹玉平(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2页(54)发明名称一种磷酸改性浒苔生物炭的制备方法及其去除重金属镉的应用(57)摘要本发明公开了一种利用浒苔制备生物炭的方法及应用；浒苔冷冻干燥后，浒苔用磷酸浸渍，然后烘干至恒重；将得到的烘干混合物于研钵中进行研磨，将研磨后的样品放入管式炉，在氮气气氛下以400-1000℃活化处理；得到的固体产物再用浓盐酸煮沸，然后超纯水洗涤后烘干至恒重，即得浒苔生物炭。所述生物炭应用吸附重金属镉。本发明提供的浒苔生物炭去除重金属镉的方法，生物炭吸附量最高达250mg/g以上，具有非常高的镉吸附去除能力，且镉吸附去除较其他重金属(铅、锌、铬和铜等)去除较难，本发明制备的生物炭也可以用于水体其他重金属(铅、锌、铬和铜等)的吸附去除应用当中。CN110681350ACN110681350A权利要求书1/1页1.一种利用浒苔制备生物炭的方法，其特征是浒苔冷冻干燥后，浒苔用磷酸浸渍，然后烘干至恒重；将得到的烘干混合物于研钵中进行研磨，将研磨后的样品放入管式炉，在氮气气氛下以400-1000℃活化处理；得到的固体产物再用浓盐酸煮沸，然后超纯水洗涤后烘干至恒重，即得浒苔生物炭。2.如权利要求1所述的方法，其特征是浒苔和磷酸的重量比为1:2～5；磷酸溶液的重量浓度为30-90％。3.如权利要求1所述的方法，其特征是在浸渍过程中，磷酸浸渍浒苔时间为6-24h。4.如权利要求1所述的方法，其特征是干燥温度为90-105℃，干燥时间为12-24h。5.如权利要求1所述的方法，其特征是在热解过程中，升温速率为5-20℃/min,热解时间为1-5h。6.如权利要求1所述的方法，其特征是生物炭固体产物所用浓盐酸煮沸浓度为3-12mol/L,煮沸时间为0.5-2h。7.权利要求1方法制备的生物炭应用于吸附重金属镉。2CN110681350A说明书1/4页一种磷酸改性浒苔生物炭的制备方法及其去除重金属镉的应用技术领域[0001]本发明属于水处理技术领域，更具体的，涉及一种利用浒苔制备生物炭是方法及对水体重金属的吸附去除应用。背景技术[0002]镉是一种非必需的重金属，具有高毒性，通过受污染的水和食物链进入人体和其他生物体，重金属的生物半衰期长达2-3年，不易降解，会造成持久性危害。开发有效的水处理技术进行镉污染废水处理具有重要的意义。传统的重金属处理方法主要有凝结、化学沉淀、离子交换和吸附法等，其中，吸附法因具有成本效益高、操作简单及有效实施等特点，是一种快速通用的方法。开发具有成本效益、高效和无毒性的新型吸附剂是水处理和净化领域的热门研究方向[0003]现在吸附剂应用较多的为活性炭，但活性炭价格昂贵，不适合大规模推广使用。生物炭成本低，具有具有高度芳香化的结构，其表面含有丰富的官能团和相对较大的比表面积，这些结构特性使生物炭具备了良好的吸附性质，可以作为重金属污染物质良好的吸附材料，有助于提供活性炭的替代材料，进而实现大规模产业化利用。目前生物炭原材料主要集中在农林等废弃物，对海洋藻类的研究相对匮乏，但藻类和陆地秸秆等农作物结构具有很大不同，藻类的研究有助于弥补生物炭原材料研究内容的匮乏，为制备获得高效生物炭吸附剂提供新的原材料。[0004]浒苔是一种藻类，虽然无毒，但是和赤潮一样，大量繁殖的浒苔也能遮蔽阳光，影响海底藻类的生长；死亡的浒苔也会消耗海水中的氧气；浒苔分泌的化学物质很可能还会对其他海洋生物造成不利影响。浒苔呈现长条状结构，本身就具有多孔的特点，是制备生物炭的良好材料，烧制所得生物炭具有良好的孔径结构，对水体重金属有较好的去除能力，能够实现“以废治废”的效果。[0005]目前生物炭吸附量相对较小，难以推广使用，本文将利用磷酸改性浒苔制备的生物炭吸附水体中金属镉，吸附量已经基本达到工业化利用的程度，为科研工作者提供研究数据的同时，为藻类生物炭的生产和使用提供新材料和新方法。发明内容[0006]本发明的主要目的是针对当前水体重金属镉含量过高的问题，提供一种浒苔生物炭去除重金属镉的方法，其目的在于极大的改善浒苔生物炭的吸附性能，通过生物处理保留浒苔中的含氧官能团，进