[发明专利]一种生物炭氨吸附剂的制取方法

说明书

本发明公开了一种生物炭氨吸附剂的制取方法。本发明方法主要包括柚皮原料处理、浸渍活化、碳化反应、洗涤分离、干燥过筛、浸渍改性等步骤。本发明方法制备出的柚皮生物炭氨吸附材料，有发达的孔隙结构，孔洞数量多且相互连通；材料机械强度大，热稳定性高，氨吸附效果良好；较普通商品活性炭，孔隙结构更加丰富，其BET比表面积提高了5～10倍。且本发明方法将固体废物资源化利用制成生物炭，产率高、容易实现连续大批量生产，成本低。

技术领域

本发明属于环保吸附材料技术领域，具体涉及一种柚子皮生物质活性炭氨吸附剂的制备方法。

背景技术

氨是一种重要的工业原料和肥料，对农业、化工和制药等产业或行业发展有重要的支撑作用。同时，氨又是一种典型的有毒有害易挥发的污染物。氨的直接排放严重影响人类健康和自然生态环境，还造成资源浪费。从环境保护和资源节约的角度来看，氨的净化回收具有非常重要的意义。

目前，在处理含氨废气和废水方面已有大量的研究，主要的技术有吸收法、催化氧化法、催化分解法、吸附法。其中，吸附法具有能耗低、操作条件温和，设备简单，去除效率高且可回收有用组分的特点，受到人们广泛关注。

活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，表现出优异的吸附能力，在气体吸附分离领域有广泛的应用。但传统的活性炭常用不可再生化石能源制备，成本很高，寻找廉价原料是提高吸附技术性价比的关键。另一方面，受表面性质的限制，活性炭材料直接用于氨吸附效果较差，必须采取改性措施提高其氨的亲和性才能取得较高的吸附效率。

富含果胶和纤维素的柚子皮具有天然的吸附性能，其白色絮状层疏松多孔，重量可占到柚子的一半左右，表现出独特的优势。柚子皮年产量大，来源广，通常大部分被当成垃圾处理，回收成本较低。如何将柚皮高温碳化以得到孔隙结构发达，环境友好的生物炭吸附材料，既变废为宝缓解生态环境压力，又能产生良好的社会经济效益，成为一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将柚皮活化、碳化制成生物质活性炭并应用于氨吸附的生物炭氨吸附剂的制取方法，从而为含氨废气或废水的吸附净化处理和柚皮生物质固废的资源化利用提供新的思路。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该生物炭氨吸附剂的制备方法，包括如下顺序的步骤：

(1)原料处理：将柚子皮在100～120℃烘箱中干燥12h，粉碎并过40目筛；将干燥产物柚皮粉用无水乙醇浸泡10-30h，然后过滤并干燥成柚皮粉料，密封备用；

(2)浸渍活化：将步骤(1)制得的柚皮粉料浸于氯化锌溶液中，充分混合，然后放入烘箱烘干，得到柚皮粉料活化产物；

(3)碳化反应：将步骤(2)所得活化产物放入管式炉，控制升温速率为5～30℃/min，从室温升至所需碳化温度，然后恒温一段时间；

(4)洗涤分离：步骤(3)反应完成后，待样品冷却取出，酸浸处理并用热水冲洗，直至洗涤液的pH值＝6～7；

(5)干燥过筛：将步骤(4)所得固相产物表面水分全部烘干，研磨后过40目筛，得到炭材料。

(6)浸渍改性：将步骤(5)制得的炭材料加入到含改性剂的溶液中，混合浸渍一定时间后干燥，即制得生物炭氨吸附剂。

具体的，步骤(1)中，柚皮粉用无水乙醇浸泡时，柚皮粉和无水乙醇的比例为1g：10～30ml。

具体的，步骤(2)中，采用等体积浸渍法将柚皮粉料浸于氯化锌溶液中，浸渍一定时间；再置于80～120℃的烘箱中干燥6～12h。

进一步的，步骤(2)中，柚皮粉料和氯化锌的质量比例为1：0.5～2.0；柚皮粉料在氯化锌溶液中浸泡10～15h。

具体的，步骤(3)中，所述碳化温度为350～600℃；恒温时间为40～120min。