[发明专利]一种改性生物炭制备的方法

说明书

本发明提供一种改性生物炭制备的方法，包括步骤1.稻壳炭制备：将稻壳清洗烘干后，隔绝空气加热热解，冷却后研磨过筛。步骤2.稻壳炭的前处理：将步骤1中的稻壳炭先后分别用酸、碱、乙醇浸泡，再洗涤至中性，烘干。步骤3.制备硅烷基改性稻壳炭：将步骤2制备的稻壳炭，按比例加入氨丙基三乙氧基硅烷、水、无水乙醇的改性剂，搅拌混匀后密封，反应后取出。步骤4.将步骤3中制备的硅烷基改性稻壳炭洗涤至中性，真空抽滤，洗涤滤渣，研磨过筛，得到硅烷基改性稻壳炭。本发明采用氨丙基三乙氧基硅烷对稻壳炭进行改性，增强其对锌的吸附能力以及吸附稳固性，以期为处理重金属废水和稻壳炭的资源化利用提供帮助。

技术领域

本发明属于重金属污染修复技术领域，尤其涉及一种硅烷基改性稻壳炭的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，化工行业、食品行业、制药业、电镀、电子和冶炼等行业都会涉及重金属污染，重金属难以被生物降解，却能被食物链的生物放大富集，最后进入人体。重金属在人体内与蛋白质及酶等发生反应，使它们失去活性，也可能在人体器官中累积，造成慢性中毒。其中锌是被国际公认最具潜在危害的重金属。锌摄入量过多可导致中毒，如摄入锌过多可引起急性锌中毒，植物吸收过量的锌会对其细胞结构、光合作用、呼吸作用产生毒害效应。

大量农业废物中稻壳炭表面含有大量羟基、羧基和酯基等活性官能团，可发生酯化反应、酸化反应和醚化反应等，且具有比表面积大、多孔结构等特性，并且稻壳炭具有改善土壤理化性质、提高土壤碳氮比等特性。目前，已有研究用三巯丙基三甲氧基硅烷来对天然材料进行巯基改性，可以去除Cd²⁺、Pb²⁺等重金属离子，然而这种改性试剂比较昂贵，且改性条件受到限制。

综上，现有技术中利用巯基改性稻壳炭在还原或水浸状态下吸附性能会下降，在保存过程中易氧化，可能生成二硫化物，进而生成有害物质造成二次污染，且改性剂成本较高。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种改性生物炭制备的方法，提高了吸附剂的吸附性能。

本发明采用如下技术方案：一种改性生物炭制备的方法，包括以下步骤：

步骤1.稻壳炭的制备：将稻壳炭用超纯水清洗，与烘箱烘干后，隔绝空气加热热解120mi n，冷却后研磨过孔径250μm筛；

步骤2.稻壳炭前期处理：将步骤1中的稻壳炭先后分别用酸、碱、乙醇，按质量比1:10的比例浸泡24h，再洗涤至中性，烘干，得稻壳炭；

步骤3.制备硅烷基改性稻壳炭：将步骤2制备的稻壳炭，按照氨丙基三乙氧基硅烷：水：无水乙醇体积比1:1:100、稻壳炭：氨丙基三乙氧基硅烷质量比1:1的比值，加入烧杯，搅拌混匀密封，于磁力搅拌器中常温搅拌反应24h后取出，得硅烷基改性稻壳炭；

步骤4.将步骤3中制备的硅烷基改性稻壳炭洗涤至中性，真空抽滤，洗涤滤渣至PH稳定，研磨过筛，得到硅烷基改性稻壳炭。

本发明的有益效果：

采用氨丙基三乙氧基硅烷对稻壳炭进行改性，使其孔隙结构更为发达，为重金属离子的吸附提供了较大的存储空间和分子扩散途径，其次，稻壳炭表面含有大量羟基和羧基等活性官能团，有利于嫁接对重金属有较强亲和力的硅烷基基团，其中含有大量硅氧基，可增加对阳离子吸附的活性位点，从而增强其对锌的吸附能力以及吸附稳固性。此改性剂相较于三巯丙基三甲氧基硅烷在行业内更通用，价格大约是三巯丙基三甲氧基硅烷的一半，且巯基改性的生物炭在保存过程中易氧化，可能生成二硫化物，进而生成有害物质造成二次污染，而氨基硅烷基稳定性更好，无此问题。本发明方法充分利用了生物炭比表面积大、硅烷基对重金属的亲和力等特点，以期为处理重金属废水和稻壳炭的资源化利用提供显著效果。

附图说明

图1(a)为本发明的实施例1提供的稻壳炭改性前的电镜图；