[发明专利]生物炭絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种生物炭絮凝剂及其制备方法和应用。该生物炭絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：将生物质材料先后真空浸渍于CaCl₂溶液和Na₂CO₃溶液中，干燥后，高温隔氧条件下制备成生物炭絮凝剂，生物质材料为农作物秸秆、商陆秸秆、竹纤维、木屑中的一种或者几种。上述生物炭絮凝剂的制备方法制备工艺简单，成本低，形成的生物炭絮凝剂可快速絮凝去除水体中重金属。

技术领域

本发明涉及重金属污染水处理领域，特别是涉及生物炭絮凝剂。尤其还涉及生物炭絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

生物炭作为一种富碳多孔材料，因其环境友好、高比表面积、高吸附特性、高孔隙度等特点，在重金属污染水处理领域越来越受到关注。现有使用生物炭去除水体中重金属方法较少考虑生物炭施用后从水体中分离的实际问题。特别是生物炭经研磨成细小颗粒后，仅依靠其自身重力从水体中分离显然不利于生物炭水处理剂实际应用。例如，公开号为CN 107362772A的专利公开了一种去除水体中重金属铅的生物炭制备方法，该方法制备的生物炭需研磨成80-100目，在此粒径下，生物炭吸附重金属后依靠自身重力从水体中分离是非常缓慢的过程，不利于水处理实际应用。为解决生物炭施用后分离的问题，主要通过生物炭表面修饰或者改性加速生物炭与水体分离。例如，公开号CN 108311117A的专利公布了一种磁性生物炭水处理剂的制备方法，该方法制备的生物炭水处理剂具备磁性能够实现磁分离。然而通过生物炭表面修饰或改性方法流程复杂、工艺繁琐、原料昂贵，容易带来二次污染，不利于工业生产。

此外，现有使用生物炭水处理剂去除水体中重金属需要长时间处理才能达到一定效果，在实际应用中受到制约。例如，公开号CN 107670637A的专利公布了一种去除重金属铅和镉生物炭吸附剂的制备方法，其去除重金属镉的时间为12h，去除重金属铅的时间为4h；公开号CN 107686142A的专利振荡吸附重金属时间则为12h-48h。

针对生物炭水处理剂制备及应用过程中面临的制备工艺复杂、处理重金属耗时长、效率低、难分离等缺点，非常有必要开发更加高效、快速、低成本生物炭水处理剂。

发明内容

基于此，有必要针对生物炭絮凝剂去除水体中重金属速度慢、与水体分离速度慢的问题，提供一种生物炭絮凝剂及其制备方法和应用。

一种生物炭絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将生物质材料先后真空浸渍于CaCl₂溶液和Na₂CO₃溶液中，干燥后，高温隔氧条件下制备成生物炭絮凝剂，生物质材料为农作物秸秆、商陆秸秆、竹纤维、木屑中的一种或者几种。

进一步地，生物质材料在CaCl₂溶液中真空浸渍时间为12h-24h，CaCl₂溶液浓度为0.5mol/L-2mol/L。

进一步地，真空浸渍后的生物质材料在Na₂CO₃溶液中真空浸渍时间为12h-24h，Na₂CO₃溶液浓度为0.5mol/L-4mol/L。

进一步地，干燥后的生物质材料，在隔氧条件下，400℃-600℃制备成生物炭絮凝剂。

进一步地，干燥条件为室温自然干燥。

一种生物炭絮凝剂的制备方法制得的生物炭絮凝剂。

一种生物炭絮凝剂的制备方法制得的生物炭絮凝剂在重金属废水处理中的应用。

进一步地，重金属废水为包含Cd²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Ag⁺离子中的一种或者几种离子的废水。