[发明专利]生物质碳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种生物质碳材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：将鹿粪与分子筛在水中混合，得到混合物；在氮气保护下加热混合物，经处理得到生物质碳材料。该生物质碳材料可以在去除水中盐酸四环素中应用。本发明制备的生物质碳材料能够吸附和催化氧化降解水中的盐酸四环素，具有去除效果良好、去除速率快和环境友好等优点，因此，其可以应用于富含盐酸四环素水体的快速和高效降解；另外，本发明的制备方法具有工艺简单、成本低廉、产率高和周期短等优点，可以适用于工业化大规模生产生物质碳材料。

技术领域

本发明属于生物质碳材料及环境应用技术领域，具体涉及一种生物质碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于抗生素的滥用及不规范排放，抗生素给地表水和地下水均造成了严重的污染，由于目前对抗生素的处理工艺不成熟，导致环境中的抗生素对人类健康和经济社会造成了严重的危害，因此，需要使用物化处理法或生物处理法进行处理。

由于受到生物特性的影响，生物处理法表现出耐受性差的缺点，在抗生素处理中难以起到很好的效果。因此，使用物化处理法成为了发展的热点。在物化处理法中，光催化技术是目前研究最多的，其虽然通过光催化材料的投加，在光照条件下能对水中抗生素进行彻底降解，但是由于其成本昂贵，难以普及。因此，合成一种能在无光照条件下就能去除抗生素的催化剂材料是研究的重点所在。

近年来，动物粪便制备生物质碳材料成为了研究的热点，因此，研究动物粪便的功能化利用则能发挥将其变废为宝的环境意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，首要目的是提供一种生物质碳材料的制备方法。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述制备方法得到的生物质碳材料。

本发明的第三个目的是提供一种生物质碳材料的用途。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种生物质碳材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)、将动物粪便与分子筛在水中混合，并加热搅拌至水分烘干得到混合物，其中，加热的温度为80±5℃；

(2)、在氮气保护下加热混合物，经处理得到生物质碳材料。

优选地，在步骤(1)中，动物粪便与分子筛的质量比为1:1‐20:1。

优选地，在步骤(1)中，混合物的质量浓度为0.2‐1g/mL。

优选地，在步骤(1)中，动物粪便为鹿粪，pH值为4‐10，含水率为4‐9％。

优选地，在步骤(1)中，分子筛为介孔分子筛SBA‐15，孔径为6‐11nm，比表面积为600‐800m²/g，孔容为1‐2cm³/g，吸附容量为20‐40mg/g。

优选地，在步骤(2)中，加热的温度为500‐900℃，加热的速率为3‐10℃/min，加热的保持时间为1‐3h。

优选地，在步骤(2)中，处理的过程为冷却，浸泡，洗涤和烘干。

其中，浸泡的过程为用氢氟酸进行浸泡，浸泡的时间为24‐48h；氢氟酸的浓度为10‐50wt％。

洗涤的过程为依次用水和乙醇洗涤4‐6次至中性。

烘干的温度为40‐80℃。

一种生物质碳材料，其由如上述的制备方法制备得到。

其中，生物质碳材料的粒径为2‐50nm，比表面积为200‐700m²/g，吸附容量为10‐110mg/g；碳元素的含量为81.7±0.2％，氧元素的含量为8.3±0.1％，氮元素的含量为1.5±0.2％。