[发明专利]一种一步法制备磁性生物炭的方法

说明书

本发明公开一种一步法制备磁性生物炭的方法，包括以下步骤:S1：秸秆预处理：将植物秸秆经干燥、粉碎后，筛分粒径60‑30目的颗粒备用；S2：铁盐浸渍：在步骤S1中所述的秸秆颗粒中加入铁盐溶液浸渍，并用碱液调节PH至10‑11，然后保温浸渍；S3：高温热解：将步骤S2中所述的浸渍后的颗粒抽滤、烘干后转移到气氛炉中高温热解，得到磁性生物炭粗品；S4：后处理：将S3中所述的热解得到的磁性生物炭粗品抽滤、清洗、干燥，得磁性活性炭成品。本发明提供的一种一步法制备磁性生物炭的方法，以植物秸秆为原料，一步即可实现热解和磁化制备磁性活性炭，方法简单，易于实现大规模生产。

技术领域

本发明属于活性炭制备领域，具体涉及一种一步法制备磁性生物炭的方法。

背景技术

随着农业发展和人民生活水平的提高，农作物秸秆废弃、直接焚烧等现象越发普遍。据相关研究显示秸秆废弃焚烧已成为中国显著的环境和社会问题，而农户之所以会焚烧秸秆是由于收获和利用秸秆的机会成本过高，且收益较低；秸秆发电、秸秆气化集中供气等新型秸秆资源化利用技术的环境效益明显，但经济效益受技术、原料、市场等因素影响存在不确定性；秸秆收储运成本高及相关体系不完善，成为制约秸秆规模化利用的关键因素。总体上看，现有技术的综合效益不明显，这限制了中国秸秆资源化利用水平的提高，急需进一步推动相关领域的技术创新。如果能合理利用，必能带来较为可观的经济效益和环境效益。

生物炭，是由生物质原料，如畜禽粪便，动物骨头，废弃木屑，污泥和作物秸秆等在低氧或无氧条件下经高温裂解形成的一种多孔碳。其具有孔隙结构高度发达、比表面积较大、表面上官能团丰富、性能稳定、耐酸碱和耐高温等特点，对于土壤、水体等环境中的重金属和有机污染物等具有很好的吸附能力，而且制备成本低，已成为农业、生态修复和环境保护等领域关注的热点。其常用于水中污染物的吸附和化工生产催化剂的载体。然而，吸附或催化过程完成后，通常要采用高速离心或过滤法回收废吸附剂和失活催化剂，导致能源浪费及设备损耗。基于此，近年来研究者们通过给生物炭附磁制备磁性生物炭，有效的解决了生物炭难以回收分离的问题。

磁性生物炭是一种具有一定吸附性能的同时伴随着材料本身具有磁性的生物炭。其优点是生物炭在使用之后利用外加的磁场可以更加方便的实现生物炭与其他杂质的分离。目前已有的制备磁性生物炭和磁性活性炭的工艺都是在经过炭化、活化制备出的生物炭和活性炭的基础上，利用FeCl₃溶液和NaOH溶液反应，在碳材料的表面形成Fe₃O₄，从而实现磁化的目的。这种生物炭的制备工艺较复杂，成本较高，而且得到的生物炭吸附性能较差。

因此，使用农作物秸秆发明一种简单、高效的制备磁性生物炭的方法，对于秸秆规模化利用和保护环境具有重大意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种一步法制备磁性生物炭的方法。

本发明提出的一种一步法制备磁性生物炭的方法，其步骤如下：

S1：秸秆预处理：将植物秸秆经干燥、粉碎后，筛分粒径30-60目的颗粒备用；

S2：铁盐浸渍：在步骤S1中所述的秸秆颗粒中加入铁盐溶液浸渍，并用碱液调节PH至10-11，然后保温浸渍；

S3：高温热解：将步骤S2中所述的浸渍后的颗粒抽滤、烘干后转移到气氛炉中高温热解，得到磁性生物炭粗品；

S4：后处理：将S3中所述的热解得到的磁性生物炭粗品抽滤、清洗、干燥，得磁性活性炭成品。

优选的，所述步骤S1中，植物秸秆为小麦、水稻、玉米、大豆秸秆中的一种或多种；干燥方式为晾晒或烘干；干燥后的秸秆水分≤10％。