[发明专利]一种具有炭缺陷位结构的生物炭吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于炭材料领域，具体涉及一种具有炭缺陷位结构的生物炭吸附剂制备的方法及应用。制备过程包括以下步骤：(1)制粒：将洗净、干燥的笋壳粉碎，过筛，备用；(2)预制：取适量笋壳在限氧的条件下对其进行预处理(3)转制：炭化后的笋壳炭与转制剂按一定质量比例添加于研钵中，混合，研磨均匀，在惰性气体保护下进行高温转制。(4)精制：高温转制的生物炭冷却至室温后，使用精制液对其进行精制，过滤，并用去离子水洗涤至滤液为中性，以制得一种具有炭缺陷位结构的生物炭材料，可以用于吸附回收酸性废液中金属铼。

技术领域

本发明属于炭材料领域，具体涉及一种具有炭缺陷位结构的生物炭吸附剂制备的方法及应用。

背景技术

铼是一种稀散金属，具有耐腐蚀、耐高温、硬度大和良好催化性能的特点，在国防、航天、航空和催化等领域得到广泛地运用。然而铼的储量有限，资源稀少，地壳中铼的平均含量仅为ppb级且目前还未探测出可供工业直接开采单一的含铼矿石，辉钼矿和斑岩铜矿中常伴生微量的铼。铼成为我国重要的战略资源之一，然而我国铼资源匮乏，国防、科技和高新技术快速发展对铼的需求远远高于其现有的储备量。提高对一次和二次资源中铼的回收具有重要的意义。

在火法冶炼中，分散在铜精矿中的微量铼经过高温氧化和洗涤工艺后最终以Re(VII)形式进入到铜冶炼酸性废液，废液具有含铼量低、酸性强和共存离子复杂的特点，如何高效从铜冶炼酸性废液中选择性回收铼日益成为研究者们关注的热点。

目前回收分离废液中铼的方法主要有溶剂萃取法、离子交换法和化学沉淀法，但上述三种方法无法分离回收废液中低浓度铼，需要对废液中低浓度铼进行富集预处理以提高铼初始浓度后才可进行分离提取。吸附法因其具有工艺简单、操作便捷和可直接用于吸附分离废液中低浓度铼的特点受到研究者们广泛的关注。在吸附法中，炭材料因其具有制备工艺简单、原料广泛和价格低廉等特点常作为吸附剂用于吸附分离废液中的金属离子。然而炭材料在作为吸附剂时受自身理化性质的影响对废液中Re (VII)不具备选择性吸附的能力。提高炭材料结构的无序度，增加炭材料的缺陷位有利于增强炭材料对废液中疏水性离子Re (VII)的选择性吸附能力。因此选择合适的方法对炭材料进行活化以提高其对铼的选择性是十分必要的。

发明内容

本发明目的在于提供一种成本低廉且制备方法简单的具有炭缺陷位结构的生物炭吸附剂，及其用于吸附回收酸性废液中金属铼的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有炭缺陷位结构的生物炭吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)制粒：将洗净、干燥的笋壳粉碎，过筛，制得笋壳颗粒，备用；

2)预制：取适量经1)步骤处理后的笋壳在限氧的条件下进行预制处理；

3)转制：取适量步骤2)制得的笋壳生物炭，与转制剂按一定质量比例添加于研钵中，混合，研磨均匀，在保护气体保护下进行高温转制；

4)精制：使用精制液对步骤3）获得的生物炭进行精制，过滤，并用去离子水洗涤至滤液为中性，烘干制得一种具有炭缺陷位结构的生物炭吸附剂。

所述步骤1)中笋壳粉碎后过20-100目筛，烘干温度为60-100 °C。

所述步骤2)中预制温度为100-600 °C，预制时间为1-3 h，限氧条件的氧含量为1-12vol%。

所述步骤3)中，转制剂为乙酸钾，步骤2)制得的笋壳生物炭与转制剂混合质量比为1:1-1:4，转制温度500-800 °C，转制时间1-3 h，保护气体为氮气、氩气和二氧化碳中的一种，流速为50-150 mL/min。