[发明专利]一种超高性能生物质基香蕉皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种超高性能生物质基香蕉皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法及其应用，将香蕉皮切成碎片洗涤干净后，先对其进行高温碳化制备成生物炭；然后将其与KOH按照比例进行混合，随后再进行高温活化，得到最终的香蕉皮生物炭。本发明的优点在于：本发明以香蕉皮为碳源，利用KOH作为脱水剂，制备得到的香蕉皮生物炭具有超高的比表面积和孔容，对VOCs气体具有超高的吸附能力；本发明所采用的原料来源充足、生产成本低、材料制备工艺简单、容易操作、再生性好、吸附性能好；实现了废弃香蕉皮的高效利用，解决了废弃香蕉皮处理问题，提高了生物炭资源利用效率，拓展了生物炭在环境保护领域的应用。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及一种超高性能生物质基香蕉皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

香蕉是世界上最重要的四种水果之一，中国是世界上香蕉产量最大的国家之一。在香蕉加工业的发展过程中，也产生了大量的香蕉皮等废弃物。由于香蕉皮占香蕉总重量的40%，所以有必要将其加以利用。生物炭是一种很有应用潜力的吸附剂，将废弃生物资源综合利用，达到变废为宝的目的。

如今，工业化的发展极大地改善了人们的生活，促进了社会的发展。但与此同时，它也造成了一系列严重的环境污染问题。挥发性有机化合物（Volatile OrganicCompounds ，以下简称 VOCs ）是城市光化学污染的主要原因。它们还会导致人类癌症和呼吸道疾病。由于其对环境和人类健康的双重危害，已成为一个全球性的环境保护问题，越来越受到各国政府的重视。为了有效解决VOCs带来的空气污染问题，各国共同制定了《哥德堡议定书》，严格规定了VOCs的排放限额。因此，开发有效的VOCs去除技术成为一个重要的研究热点。生物炭材料因碳源的来源易得，制备工艺简单，性能优良引起了社会的关注，最近几年更是广泛应用在超级电容器、废水处理等领域，如专利CN 109126714 A公开了一种TiO₂/SiO₂–香蕉皮生物炭复合吸附材料制备方法及其制成的吸附材料，其包括：将香蕉皮清洗，烘干，粉碎，过筛，得粉末状材料，与磷酸溶液混合振荡，过滤，烘干，制得磷酸改性香蕉皮粉末；采用溶胶凝胶法将TiO₂和SiO₂负载在改性的香蕉皮生物炭表面，制得TiO₂/SiO₂–香蕉皮生物炭复合吸附材料，利用农业生产废弃物香蕉皮制备生物炭，原料丰富，变废为宝，且制备方法工艺简单，成本低，制得的复合吸附材料对除草剂二氯喹啉酸吸附效果显著，复合材料中具有光降解有机污染物的TiO₂，在解决吸附能力的同时，可利用该复合吸附材料对二氯喹啉酸的吸附与光催化降解协同，该发明合成方法相对复杂，可重复性低，且不适用于大气环境领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种合成方法简单，不会危害环境，可重复性强的超高性能生物质基香蕉皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法及其应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种超高性能生物质基香蕉皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法，其创新点在于：所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：将香蕉皮切碎，并用蒸馏水洗净，清洗后放入100 ～120 ℃的烘箱，过夜烘干；

步骤2：将步骤1烘干后的香蕉皮放入管式炉进行高温碳化；

步骤3：将高温碳化后的香蕉皮研磨粉碎至20-100目的粉末状，制得香蕉皮生物炭；

步骤4：将香蕉皮生物炭与KOH以不同的碱碳质量比混合均匀；

步骤5：将混合后的碱碳混合物放入管式炉，进行高温活化，结束后取出，进行洗涤过滤，得到滤液和滤渣；

步骤6：步骤5得到的滤渣放入100 ～120 ℃烘箱，过夜烘干之后，即得到生物炭VOCs吸附剂。

进一步地，所述步骤2中高温碳化的碳化条件温度为300～500 ℃，碳化时间为1～3 h。