[发明专利]一种壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料及其制备方法与用途

权利要求书

1.一种壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料，其特征在于，所述复合材料包括生物炭基体，基体上通过壳聚糖和酸酐进行修饰改性。

2.一种如权利要求1所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将生物质原材料用去离子水清洗，然后在80℃下烘干24小时，将烘干后的生物质放入管式炉中热解烧制，热解过程中保持管式炉的石英管密封，同时向管内以400mL/min的流速通入N₂，以此来保持整个热解过程的厌氧条件，管式炉的升温程序设定为：从室温以5℃/min的升温速率加热上升到450℃，并在此温度条件下持续热解2小时，然后开始自然降温过程，在降温过程中保持N₂以相同流速持续通入，冷却到室温后取出即得到原始生物炭，将生物炭过1mm筛得到生物炭粉末；

(2)1.0g壳聚糖溶解至50mL 2％的乙醇中，再将步骤(1)得到的生物炭粉末(1.0g)加入到该溶液中，混合悬液以150转/分钟的速度在恒温水浴振荡箱中(50℃)振荡30分钟，随后将悬液滴加至300mL NaOH溶液(1％)，所得沉淀在NaOH溶液中静置18小时。用超纯水将沉淀洗至中性，于60℃下烘干24小时，过1mm筛得到壳聚糖生物炭粉末；

(3)1.5g均苯四甲酸酐溶于50mL二甲基甲酰胺，将步骤(2)中得到的壳聚糖生物炭粉末(0.5g)加入到溶液中，混合悬液以150转/分钟的速度在恒温水浴振荡箱中(50℃)振荡4.5小时，冷却至室温后依次用二甲基甲酰胺、超纯水、NaOH溶液和超纯水清洗，然后在60℃下烘干24小时的到壳聚糖/酸酐改性生物炭。

3.根据权利要求2所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，制备的顺序是先将生物质粉末热解为原始生物炭，再制备壳聚糖改性的生物炭，最后通过与均苯四甲酸酐反应制备得到所述产品。

4.一种如权利要求2所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，生物炭的原材料选用农业废弃物、固体废物、污泥等生物质。

5.一种如权利要求2所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备中壳聚糖的脱乙酰度为95％。

6.一种如权利要求2所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备中，壳聚糖生物炭粉末必须在烘箱中60℃下烘干24小时，以保证与均苯四甲酸酐溶液混合之前的干燥状态。

7.一种如权利要求2所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备中，管式炉的升温速率为5℃/min，最高温度为450℃，并在此温度条件下持续热解2小时。

8.一种如权利要求2所述的壳聚糖/酸酐改性生物炭复合材料的用途，其特征在于，用所述复合材料去除废水中的重金属。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述复合材料在废水中用量为1.0g/L。