[发明专利]一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，是将生物质材料与浓缩海水混合均匀、干燥后在无氧条件下经高温碳化制得，所得首次洗涤液可再次与生物质材料混合进行循环利用。本发明制得的炭材料可用作超级电容器电极、吸附材料等。本发明解决了淡化后海水难以处理以及活性炭制备所需活化剂昂贵两个难点，同时，本发明洗涤废液可与氯碱工业、侯氏制碱法和海水提溴工艺相结合制备其他产品，达到了节约资源、控制经济成本，降低污染，实现产业间的代谢和绿色循环经济工艺的目的。本发明制备生物质基功能活性炭的方法操作简单、成本低廉且制得的碳材料比表面积大，孔结构多，电化学、吸附和催化性能优异。

技术领域

本发明涉及生物基功能炭材料的制备方法和应用，更具体地说，本发明涉及一种利用浓缩海水同时作为活化剂、造孔剂辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法及其应用，本发明方法还可实现循环制备，且制得的生物质基功能活性炭材料可应用于超级电容器和吸附材料、催化材料等领域。

背景技术

随着经济的发展，淡水资源正在以惊人的速度消耗着，淡水资源短缺将是全球面临的重要问题，海水淡化是解决水荒的有效途径之一。浓缩海水是在海水淡化的最后阶段所获得的高浓度盐水，成份主要为NaCl，此外它也富含多种元素重金属、营养类盐、微量有机化合物，有机污染物和致病菌。目前，国内外对浓缩海水处理主要分为两类，一类是浓缩海水制盐，如提取溴单质，产量较低；一类是与电厂冷却水混合排入海洋或者直接排放入海，但是排放入海会可能会对海洋生态环境造成一定的负面影响。大量浓缩海水的经济化、高效化处理将是降低生产成本、实现可持续发展亟待解决的问题。有效地利用淡化后的浓盐水，实现海水淡化后浓缩海水资源化利用是未来重要的发展方向之一。

生物质基功能活性炭材料以树皮、秸秆等农林废物为原料在缺氧条件下高温煅烧制得，具有环境相容性好、成本低廉、比表面积大、多孔结构等特点，已被广泛应用于储能和环境修复等领域。目前，生物质基炭应用于超级电容器、吸附方面需要具备丰富的多孔结构，这就对制备方法提出了要求。目前制备生物质基炭多采用KOH，H₃PO₄或者ZnCl₂活化等方法，经过酸洗后制备生物质基炭，在此过程中不仅需要大量昂贵的活化剂，造成资源浪费的同时也产生大量废水污染环境，那么寻找一种高效的、绿色的、经济的制备生物质基功能活性炭材料的方法显得尤为重要。

基于上述理由，提出本申请。

发明内容

基于上述背景技术，本发明主要是为了解决淡化后海水难以处理以及活性炭制备所需昂贵的活化剂两个难点，本发明的目的在于提供一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法及其应用，在解决了浓缩海水带来的环境问题的同时也使其变废为宝用于制备低价高值的生物质基功能活性炭。另外，本发明方法简单，成本低廉，产生的废液可回收加以多方面利用，处理后的废液盐的浓度较高，其可以再次作为生物质活化剂用于生物质基功能活性炭材料的制备产生循环经济；且本发明方法制得的生物质基功能活性炭材料可应用于超级电容器和吸附材料、催化等领域。

本发明的上述第一个目的，采用如下技术方案实现：

一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，是将生物质材料与浓缩海水充分混合搅拌均匀、干燥后在无氧条件下经高温碳化制得。

本发明上述所述的利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)将生物质材料经破碎、清洗后在温度为40～150℃条件下干燥2～36h，然后将干燥后的生物质材料与浓缩海水混合均匀，得到混合物1；再将所得混合物1干燥4～56h，得到混合物2；

(2)将步骤(1)所得混合物2置于管式炉或者马弗炉中，在无氧条件下加热升温至500～1000℃，保温0.5～6h进行高温热解，然后自然降至室温，得到碳化产物；