[发明专利]一种磁性生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种磁性生物炭及其制备方法和应用。本发明采用不锈钢酸洗废液为赋磁剂，结合秸秆制备磁性生物炭；本发明具有制备工序简单、能耗低、产品附加值高的优势，得到的产品能够有效吸附去除废水中的染料。

技术领域

本发明属于废物资源化技术领域，尤其涉及一种磁性生物炭及其制备方法和应用。

背景技术

生物炭因具有原材料来源广、成本低、吸附效能高、环境友好等优势成为了研究热点，已被大量应用于水中毒害物质去除。但是，生物炭多为粉末状，往往需要采取过滤、离心等操作十分繁琐的手段回收，极其不利于生物炭的再生及重复利用，限制了生物炭的规模化应用。因此，有必要采取相应的措施来克服生物炭应用时存在难以分离回收的问题。

通过磁化手段制备磁性生物炭不仅有效的解决生物炭难以分离回收的问题，还强化了生物炭的效能。例如，Yin等人发现磁性生物炭对17β-雌二醇的吸附容量为93.74mg/g，约是生物炭的1.3倍，且循环利用5次后吸附效能下降低于15％。同样地，Zhao和Liang发现磁性生物炭吸附氟苯尼考的量约是生物炭的1.5倍，且吸附过程中铁离子析出量小于0.116mg/L。可见，磁性生物炭为解决生物炭应用时存在难以分离回收的问题提供了新选择。但是，现阶段制备磁性生物炭多采用过渡金属盐作为赋磁剂，迫使磁性生物炭的应用成本骤增。因此，如何进一步降低磁性生物炭的制备成本，对于发展磁性生物炭环境修复技术意义重大。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种磁性生物炭，能够解决了传统工艺中不锈钢酸洗液资源化处理难的技术问题，还解决了生物炭吸附应用后分离回收难的问题。

本发明的第二个方面提出了一种上述磁性生物炭的制备方法。

本发明的第三个方面提出了一种上述磁性生物炭的应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种磁性生物炭，所述磁性生物炭的制备原料包括不锈钢酸洗液和秸秆。

本发明中，相对于碳钢酸洗液，不锈钢酸洗液的成分复杂，含有多种重金属，处理难度高。然而，发明人经劳动性创造发现，采用不锈钢酸洗液制得的生物炭，其综合性能如比表面积、孔容、孔隙率等均优于采用碳钢酸洗液制得的生物炭。不锈钢酸洗液中的多种重金属离子如铁、铬、镍等能显著所制得的磁性生物炭的吸附性能，且所制得的磁性生物炭还能重复利用。则本发明技术方案不仅解决了传统工艺中不锈钢酸洗液资源化处理难的技术问题，还解决了生物炭吸附应用后分离回收难的问题。

在本发明的一些实施方式中，以质量分数计，所述不锈钢酸洗液中铁含量为3％～10％，铬含量为1％～2％，镍含量为0.1％～0.6％。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述不锈钢酸洗液为选自马氏体钢酸洗液、铁素体钢酸洗液、奥氏体钢酸洗液、奥氏体-铁素体钢酸洗液、沉淀硬化不锈钢酸洗液中的至少一种。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述不锈钢酸洗液与所述秸秆的质量体积比为1：(5～10)g/mL；进一步优选为1：5g/mL。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述秸秆的粒径为20目～60目；进一步优选的，所述秸秆的含水率为0～30％。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述秸秆为选自水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的至少一种。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述磁性生物炭的比表面积为150m²/g～300m²/g。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述磁性生物炭的孔隙率为0.1cm³/g～0.25cm³/g。

根据本发明的第二个方面，提出了一种磁性生物炭的制备方法，包括以下步骤：