[发明专利]一种对甲苯具有吸附作用的生物质炭材料的酸改性制备方法

说明书

本发明涉及一种对甲苯具有吸附作用的生物质炭材料的酸改性制备方法，其特征在于，包括：通过去离子水清洗稻壳表面，干燥，完成预处理；将预处理后的稻壳置于管式炉中，在惰性气体的保护下进行碳化；将碳化后的稻壳研磨、过筛，得到生物碳，将生物碳置于硫酸中，持续搅拌浸渍6h～12h，使得生物碳中形成特定尺寸范围的微孔结构，并在其中附着含氧官能团，得到酸改性前驱体；将所述酸改性前驱体洗涤、抽滤、干燥，得到酸改性后的稻壳生物炭。与现有技术相比，本发明通过特定的酸改性的制备方法和工艺参数的调节，可获得微孔丰富、表面含氧官能团提高、对甲苯吸附性能良好的生物炭材料。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的制备方法，尤其是涉及一种对甲苯具有吸附作用的生物质炭材料的酸改性制备方法。

背景技术

生物炭是由生物质在惰性气氛下缓慢热解而成的一组碳材料，是生物质原料在有限供氧的密闭环境中高温裂解得到的高度芳香化的富碳固体产物，丰富的含碳材料，如农林废弃物、市政污泥、水果副产品等，可用于生物炭生产。生物炭具有孔隙多、比表面积大、性质稳定及阳离子交换能力强的特点，这决定生物炭在大气有机污染物质吸附方面具有广阔的应用前景。

VOCs(挥发性有机化合物)是指各种人类活动和生物代谢排放到大气中的挥发性有机化合物的总称，具有低沸点、强反应性等特点，是导致雾霾天气形成的主要原因之一，极大的威胁了人类健康和自然环境。VOCs的来源很多，大部分来自于有机溶剂的挥发，如汽车涂装、家居喷漆、印刷涂布等。其中含有的某些化学品如苯，甲苯、卤化碳卤代烯烃类物质不仅会对大气环境造成严重污染，而且当人体吸入这种被污染的气体后，对眼睛和呼吸管道的刺激、头疼等均为影响人体健康的潜在威胁。

生物质废弃物的不当处理不仅是资源的浪费，还可能污染环境，将废弃生物质转化为生物炭应用于环境修复和污染处理，不仅可以实现生物质的合理处置以及资源化，还可达到“以废治废”的目的。因此如何研发一种可以大规模生产高效吸附甲苯的生物炭是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种对甲苯具有吸附作用的生物质炭材料的酸改性制备方法，通过特定的酸改性的制备方法和工艺参数的调节，可获得微孔丰富、表面含氧官能团提高、对甲苯吸附性能良好的生物炭材料。

本发明的研发基础为：将生物炭与其他材料组合，利用物理、化学或生物方法进行改性处理，可改善其物理、化学和生物特性(比表面积、孔隙度、阳离子交换能力、表面官能团、pH等)，大幅度提高吸附能力，化学法处理通常包括用H₂O₂或酸碱进行生物炭改性。

本发明中碳化产生的生物炭是一种无序的基本石墨微晶，具有基本的孔隙结构，未经处理的生物炭的孔结构不发达，限制了其对VOCs的吸附能力，通过物理或化学改性，生物炭的物理化学性质可以得到很大的改善。改性技术调整VOCs吸附剂的比表面积、化学官能团和孔结构，提高其吸附性能，改性后的生物炭会在大气污染控制工程中成为成本低、制备方法便捷、吸附效率高的广泛应用型吸附材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中对甲苯具有吸附作用的生物质炭材料的酸改性制备方法，包括以下步骤：

S1：通过去离子水清洗稻壳表面，干燥，完成预处理；

S2：将预处理后的稻壳置于管式炉中，在惰性气体的保护下进行碳化；

S3：将碳化后的稻壳研磨、过筛，得到生物碳，将生物碳置于硫酸中，持续搅拌浸渍6h～12h，使得生物碳中形成特定尺寸范围的微孔结构，并在其中附着含氧官能团，得到酸改性前驱体；

S4：将所述酸改性前驱体洗涤、抽滤、干燥，得到酸改性后的稻壳生物炭。

进一步地，S3中生物碳在硫酸中的质量浓度为10g/L。