[发明专利]一种利用芒果皮废弃物制备生物炭的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用芒果皮废弃物制备生物炭的方法及应用，属于废弃物综合利用领域，包括以下步骤：以芒果加工过程中产生的废弃芒果皮为原料，通过清洗、烘干、粉碎、高温热解炭化、清洗、干燥、研磨后得到芒果皮废弃物生物炭。此外，本发明还包括利用所述方法制备的生物炭对废水中重金属Cd的吸附应用。本发明制备方法简单、设备安全易操作，生物炭炭化率较高，对废水中重金属Cd的吸附效果良好。而且原料成本低、产品无二次污染，将芒果皮废弃物资源化利用，减轻对环境的污染，提高了其附加值，可应用于废水中重金属污染修复领域。

技术领域

本发明属于环境材料制备技术和废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用芒果皮废弃物高温热解的方法来制备芒果皮废弃物生物炭，并应用于废水中重金属Cd的去除。

背景技术

生物炭是指生物质在绝氧或缺氧的条件下热解得到的富含碳的材料。生物炭可由工农业废弃物制备，并且应用于土壤改良、固碳、环境修复等方面，被认为是一种可持续的环保材料，具有优越的应用前景。生物炭具有发达的孔隙结构、较高的表面能和丰富的官能团，具有良好的吸附能力，能够吸附重金属和有机污染物，在吸附污染物方面收到了广泛的关注。

镉(Cd)是一种常见的重金属污染物，对生命体具有较高的毒性，已被列为世界上最危险的20种毒素之一，它能够通过食物链进入人体损坏人体器官，如肝脏、肾脏等，具有强烈的致癌作用。镉广泛的应用于电镀、化工、核工业，其排放量越来越大，这些导致当前镉污染较为严重。目前处理废水中Cd的方法中，吸附法应用较多，生物炭凭借其特性吸引了众多关注，越来越多研究工作者把目光放到了生物炭吸附处理重金属上。

芒果是第二大热带水果，年产量高，约5060万吨。芒果皮约占芒果总重量的7％-24％，在芒果的加工、运输、贮藏等过程中，每年会有大量的芒果皮废弃物产生，如果不能合理的处理，就会导致严重的环境污染，造成资源浪费。用芒果皮废弃物制备成为生物炭，既可以实现废弃物资源化利用，减少废弃物的污染，还可以应用于污染修复，提供一种环保、廉价的污染物处理环保材料。然而，常规热解法制备的生物炭因为原料的不同，性能差异明显，且比表面积、表面官能团不足，限制了其在污染物吸附中的应用，因此需要针对不同的原料对制备方法进行优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种芒果皮废弃物生物炭制备方法及其在去除含Cd废水中的应用。本发明制备方法简单、设备安全易操作，生物炭炭化率较高，对废水中重金属Cd的吸附效果良好。而且原料成本低、产品无二次污染，将芒果皮废弃物资源化利用，减轻对环境的污染，提高了其附加值，可应用于废水中重金属污染修复领域。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种芒果皮废弃物生物炭的制备方法，包括以下步骤：

芒果皮废弃物预处理：去除芒果皮废弃物残余果肉，用自来清水洗净后干燥至恒重，再粉碎过50目筛，得到芒果皮废弃物粉末；

芒果皮废弃物活化：将芒果皮废弃物粉末放入烧饼中，加入H₂O₂溶液并充分搅拌，超声，滤出后将滤渣用蒸馏水洗至pH为中性，烘干至恒重，研磨，得到活化的芒果皮废弃物粉末；

高温热解炭化：将活化的芒果废弃物粉末置于管式炉内，开启氮气气氛，匀速升温至炭化温度，开始炭化，炭化2h后待管式炉内冷却至室温，取出，用蒸馏水洗至中性，过滤后干燥至恒重，研磨过100目筛，即得所述芒果皮废弃物生物炭。

进一步地，芒果皮废弃物的干燥温度为65-75℃，干燥时间为8-12h。

进一步地，所述H₂O₂溶液浓度为10％；

进一步地，所述芒果皮废弃物粉末与H₂O₂的质量体积比为20g/250mL；