[发明专利]一种微量氧气气氛热解制备毛竹生物炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物炭材料制备技术领域，具体来说，涉及一种微量氧气气氛热解制备毛竹生物炭的方法。

背景技术

重金属多为非降解型有毒物质，不具备自然净化能力，一旦进入环境就很难从环境中去除。目前重金属污染的治理方法以物理化学方法为主，生物修复技术作为经济、高效、环保的治理技术也受到广泛关注。利用超富集植物从水体中将重金属提取到植物上部，人工收获转移，焚烧后用于提取重金属，使其变废为宝。因此生物修复技术的可行性和有效性将逐渐加强，在治理和防治重金属污染方面将发挥更大作用,具有良好的应用前景。

水体重金属污染的治理方法总的来说，采用以下两条基本途径，一是降低重金属在水体中的迁移能力和生物可利用性；二是将重金属从被污染水体中彻底清除。具体来书，具有如下方法：

1.混凝沉淀法，加入碱性物质，使水体pH值升高，能使大多数重金属生成氢氧化物沉淀。

2.离子还原法和交换法，利用一些容易得到的还原剂将水体中的重金属还原，形成无污染或污染程度较轻的化合物，从而降低重金属在水体中的迁移性和生物可利用性，以减轻重金属对水体的污染。

3.电动力学修复技术，给受重金属污染的水体两端加上直流电场，利用电场迁移力将重金属迁移出水体。

4.植物修复法，利用特定植物实施污染环境治理的技术统称，通过植物对重金属元素或有机物质的特殊富集和降解能力来去除环境中的污染物，或消除污染物的毒性，达到污染治理与生态修复的目的，例如凤眼莲、水芹能很好地除掉污水中的Cd、Cr和Cu等重金属。

5.动物修复法，应用一些优选的鱼类以及其它水生动物品种在水体中吸收、富集重金属，然后把它们从水体中驱出，以达到水体重金属污染修复的目的。

6.微生物修复法，主要包括微生物对重金属的固定和形态的转化。

以上方法均存在成本过高的缺点，而以上方法4~6虽然相对来说成本较低，但是存在即时性差，吸附容量低的缺点，如何解决水环境重金属去除过程吸附容量低、成本过高这一技术问题是本领域一直以来关注解决的技术问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种微量氧气气氛热解制备毛竹生物炭的方法，应用于去除水体中吸附重金属铅，有效解决了水环境重金属去除过程吸附容量低、成本过高等缺点。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种微量氧气气氛热解制备毛竹生物炭的方法，包括如下步骤：

S1.毛竹经预处理，至干净且干燥的碎片状态；

S2.将预处理后的毛竹经微量氧气气氛热解，所述微量氧气气氛为氧气与氮气的混合气体，所述混合气体中，氧气的体积比例为0%~4%；

S3. 将步骤S2中热解产物，粉碎过筛后，得到毛竹生物炭。

进一步地，所述预处理具体包括如下步骤：将新鲜成年毛竹放置干燥处风干，用超纯水冲洗3遍，放置于105℃烘箱内烘烤24h，粉碎后用超纯水清洗、烘干。按照上述方法进行预处理，可以去除尘土和水分对热解过程的影响，使最终得到的生物炭纯度更高，对重金属离子的吸附性能更好，尤其是粉碎后的清洗和烘干，可以让除尘土和水分对热解过程的影响降至最低。

进一步地，所述粉碎方法为，将毛竹通过铡刀切成1cm×1cm的碎片，用尼龙网筛过筛，得到80~100目的毛竹碎片。

进一步地，所述粉碎方法为，将毛竹直接采用剪切成长度为5~10cm的碎片。

进一步地，步骤S2具体包括如下步骤：

步骤A.将预处理后的毛竹放入真空管式炉，用O₂和N₂混合气体置换真空管式炉内的空气；

步骤B.对真空管式炉内的毛竹进行热解，热解过程持续通入O₂和N₂混合气体直到反应结束。

进一步地，所述步骤A中用O₂和N₂混合气体置换真空管式炉内的空气的方法具体为：对真空管式炉抽真空，至真空度达到-0.1Mpa，通入O₂和N₂混合气体，恢复常压，重复上述操作一次。通过此方式置换空气，可以使真空管式炉内的残存空气降低到对热解过程几乎无法造成影响的程度。