一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法及其制备的碳材料的应用.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CN107552027A(43)申请公布日2018.01.09(21)申请号201710810736.9(22)申请日2017.09.11(71)申请人湖南农业大学地址410128湖南省长沙市芙蓉区农大路1号(72)发明人周南钟美娥周智(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人袁靖(51)Int.Cl.B01J20/30(2006.01)B01J20/20(2006.01)C02F1/28(2006.01)C02F101/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法及其制备的碳材料的应用(57)摘要本发明公开了一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法及其制备的碳材料的应用。该方法是将生物质干燥粉碎，放入酸溶液中浸泡，然后置于开放水热体系中，置于马弗炉中加热至180-250℃，保温5-8h反应过滤后得到碳前驱体，过滤清洗至中性后与一定浓度的碱性活化剂溶液混合，置于磁力搅拌恒温水浴锅中搅拌加热进行水解反应，反应结束后采用水洗直至中性，干燥后即得。所得碳吸附剂表面含有丰富的含氧官能团如羧基、羟基等，对于多种重金属阳离子都具有较好的吸附特性。该方法利用农林业生物质废弃料，通过简单快速的方法制备可用于治理重金属吸附的功能化碳吸附剂，变废为宝，充分利用资源，减少环境污染，经济效益好，有益于工业化生产。CN107552027ACN107552027A权利要求书1/1页1.一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，利用生物质为原料在酸溶液作用下进行开放式的水热反应制备碳前驱体；将该前驱体与碱性活化剂进一步进行水解反应获得。2.根据权利要求1所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，将干燥粉碎后的生物质与一定浓度的酸溶液混合，浸泡后，置于敞开的水热反应釜中，在180-250℃，保温5-8h反应得到碳前驱体。3.根据权利要求2所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，将干燥粉碎后的生物质与一定浓度的酸溶液按固液重量体积比为1g:15-30ml混合，所述的一定浓度的酸溶液为质量浓度为70-85％的磷酸或60-80％的浓硫酸，浸泡1-2h后，置于敞开的水热反应釜中，在180-250℃，保温5-8h反应得到碳前驱体。4.根据权利要求2所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，将干燥粉碎后的生物质与一定浓度的酸溶液混合，浸泡后置于敞开式的水热反应釜中，置于马弗炉中加热，保温反应得到碳前驱体。5.根据权利要求1所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，开放水热反应釜容积为50-300ml，反应时装液量为反应釜容积的60-70％。6.根据权利要求1所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，碳前驱体过滤并用去离子水清洗至中性后与一定浓度的碱性活化剂溶液混合，所述的碱性活化剂为KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3、NaHCO3中的一种或几种；置于磁力搅拌恒温水浴锅中于75℃搅拌加热12-48h进行水解反应，反应结束后采用去离子水洗直至中性，干燥后即得。7.根据权利要求6所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，所述的碱性活化剂溶液的浓度为0.5-4.0mol/L；所述的碳前驱体与碱性活化剂溶液的质量体积比为1g：30‐50ml。8.根据权利要求6所述的利用生物质废弃料制备碳材料的方法，其特征在于，所述的干燥为80℃下干燥12‐14h。9.权利要求1‐8任一项所述的方法制备的碳材料。10.权利要求9所述的碳材料的应用，其特征在于，用于制备重金属吸附剂。2CN107552027A说明书1/4页一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法及其制备的碳材料的应用技术领域：[0001]本发明涉及碳材料制备技术领域，特别涉及一种利用生物质废弃料制备碳材料的方法，及其制备的碳材料在制备吸附重金属的功能化材料上的应用。背景技术：[0002]随着全球工业经济的快速推进，工业三废的排放、城市垃圾的弃置、各种化学品的施用等造成重金属污染问题日益突出，严重危害到粮食作物的安全、生产与利用，对人类的生存和发展构成严重威胁，已引起全球范围的关注与重视。在众多修复方法中，使用廉价高效的吸附质来吸附水体或土壤环境中有害的有机质或重金属污染物，被认为是一种高效、低耗、易操作、易可控实现目标性吸附的理想方式，近年来备受关注。在吸附修复处理方式中，最为关键的影响因素就是吸附质。目前，可用于吸附修复污染环境的吸附质多种多样，其中，碳材料一直以其广泛的来源、低廉的成本、优异的吸附性能、简便的操作方式等各项卓越的性能优势占据着主导地位。[0003]生物质，特别是农林废弃物和食品残留物，含有极高程度