[发明专利]一种生物炭质复合吸附剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种生物炭质复合吸附剂的制备方法，先将秸秆烘干、粉碎，进行碱解，然后与海藻酸钠、聚乙烯醇一起碳化得到生物炭颗粒；然后将氧化石墨烯、柠檬酸加至氯化铁的乙二醇溶液中，加入氨水、聚乙烯吡咯烷酮、微粉硅胶和表面活性剂，制成磁性氧化石墨烯复合物；最后将生物炭和磁性氧化石墨烯复合物混合，加入卵磷脂和偶联剂，研磨，即得。本发明将秸秆进行碱解后，加入海藻酸钠、聚乙烯醇作为致孔剂一起碳化，加剧了秸秆的微孔变形程度，增大了生物炭颗粒的表面粗糙程度，孔道效应更易发挥，从而提高吸附性能；加入磁性氧化石墨烯复合物后具有相当好的磁性，可以实现吸附过后的吸附剂的快速磁分离和回收。

技术领域

本发明属于环境处理技术领域，具体涉及一种生物炭质复合吸附剂的制备方法。

背景技术

秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物质资源，其纤维素含量较高。天然纤维素既是一种可再生资源又是一种新型的吸附材料，它以天然纤维素为基体，有良好的亲水性和多孔结构，具有来源广泛、可再生、可降解、环境友好、价格低廉等多种优点。中国是农业大国，有丰富的秸秆资源，主要作物秸秆种类有近20种，20世纪中期秸秆的产量就在7亿t以上，占世界秸秆资源产量的25%左右，但是目前对其处置方式依然滞后，大量秸秆被废弃于田间或直接焚烧，这既造成大量的生物质能源的浪费，也给环境带来严重污染。

目前，如何合理利用这些农业废弃物成为人们关注的热点。国内外已有很多人利用废弃的农作物及其他生物质材料热处理制成生物质碳粒，开辟了一条废弃生物质材料利用的新途径。但是目前大多数研究主要针对的是高温碳化区域（500～900℃），得到的吸附剂产率极低，且能源消耗严重，给生物质吸附剂的工程应用前景带来了困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物炭质复合吸附剂的制备方法。

一种生物炭质复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将秸秆烘干、粉碎至能过40目筛，加至10-15wt.%氢氧化钠水溶液中浸泡，过滤并用清水冲洗至中性后备用；

步骤2，将步骤1预处理后的秸秆、海藻酸钠、聚乙烯醇加到反应釜中，密封，先在100℃下碳化1h，再加热至300-400℃碳化2h，得到生物炭颗粒；

步骤3，将氧化石墨烯、柠檬酸加至氯化铁的乙二醇溶液中，搅拌条件下滴加氨水，继续搅拌，加入聚乙烯吡咯烷酮、微粉硅胶和表面活性剂，混合物在反应釜中密封反应，用无水乙醇清洗，研磨，得到磁性氧化石墨烯复合物；

步骤4，将步骤2所得生物炭和步骤3所得磁性氧化石墨烯复合物混合，加入卵磷脂和偶联剂，研磨，即得。

优选地，步骤1中浸泡条件为30-40℃、3-5h。

优选地，步骤1中秸秆和氢氧化钠水溶液的用量比为1g：20-30mL。

优选地，步骤2中秸秆、海藻酸钠、聚乙烯醇的重量比为10：0.2-0.5：1-2。

优选地，步骤3中氯化铁的乙二醇溶液中氯化铁的浓度为20-30wt.%，氧化石墨烯、柠檬酸、氯化铁的乙二醇溶液、氨水、聚乙烯吡咯烷酮、微粉硅胶和表面活性剂的重量比为1：0.05：2-3：0.5-0.8：5：0.5-1.2：0.2-0.5。

优选地，所述表面活性剂为烷基苯磺酸钠。

优选地，步骤3中反应条件为50-60℃、1-2h。

优选地，步骤4中生物炭、磁性氧化石墨烯复合物、卵磷脂和偶联剂的重量比为10：3-5：0.5-1：0.3-0.8。