[发明专利]一种碱改性生物炭的制备及其去除污水中新兴污染物的应用

权利要求书

1.一种碱改性生物炭的制备方法，其特征在于，通过热解炭化的方法制备初始生物炭，将初始生物炭用碱性溶液浸渍后制备碱改性生物炭，所述方法具体包括如下步骤：

步骤(1)、将生物质原料在管式炉中热解炭化，获得初始生物炭；

步骤(2)、将所述步骤(1)获得的初始生物炭研磨后用碱性溶液浸渍振荡改性；

步骤(3)、将所述步骤(2)获得的含有初始生物炭的碱性溶液抽滤洗涤至中性，然后干燥，得到所述碱改性生物炭。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)前还包括预处理步骤：将生物质原料洗净干燥，并截成小段。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质原料选自农业废弃物，包括小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆及水稻秸秆中的一种或几种；和/或，所述干燥的温度为60-80℃；和/或，所述干燥的时间为18-24小时；和/或，所述截成小段后的长度为2-6cm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述热解炭化的升温速率为8-10℃/min；和/或，所述热解炭化的温度为650-700℃；和/或，所述热解炭化的时间为1.5-2h。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或几种；和/或，所述碱性溶液的浓度为1.0-1.2mol/L；和/或，所述初始生物炭粉末与所述碱性溶液的质量体积比为1g：(10-20)mL；和/或，所述振荡改性的时间为18-24小时。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥的温度为60-80℃；和/或，所述干燥的时间为18-24h。

7.如权利要求1-6之任一项所述的方法制备获得的碱改性生物炭。

8.如权利要求7所述的碱改性生物炭在去除污水中新兴污染物中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述新兴污染物为双酚A、抗生素、个人护理产品PPCPs、表面活性剂、增塑剂、纳米材料中的一种或几种。

10.一种利用如权利要求7所述的碱改性生物炭去除污水中新兴污染物的方法，其特征在于，所述方法包括静态吸附法和固定床柱动态吸附法；

所述静态吸附法是指将碱改性生物炭投入到含有新兴污染物的污水中，摇床振荡68-70h后，通过抽滤去除吸附后的生物炭；

或，所述固定床柱动态吸附法是指将碱改性生物炭填充于上下用石英砂支撑的玻璃柱中，将含有新兴污染物的污水泵入玻璃柱中，直到达到吸附平衡。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述静态吸附法为：

(a)将碱改性生物炭投入含有新兴污染物的污水的容器中，置于摇床以150-180r/min的转速振荡68-70h；所述碱改性生物炭与新兴污染物的质量比为(9-10):1；

(b)将吸附后的溶液进行抽滤，从污水中移除得到吸附后的生物炭；

或，所述固定床柱动态吸附法为：

(a)在内径为8-10mm，高度为90-100mm的玻璃柱的底部放置一层140-150目滤布，在玻璃柱底部填充20-40目的石英砂；

(b)将0.4-1.0g的碱改性生物炭填充在玻璃柱底部石英砂上，然后在顶层再次填充与底部相同的石英砂，用于支撑；

(c)然后用蠕动泵以1.0-1.2mL/min的恒定流速将复合新兴污染物的混合溶液泵入玻璃柱中，直至出液口的污染物浓度接近其进水浓度，达到吸附平衡。