[发明专利]一种双功能原位氮掺杂海藻炭的循环利用方法

说明书

本发明提供一种双功能原位氮掺杂海藻炭的循环利用方法，包括以下步骤：制备海藻半焦，即原位氮掺杂海藻炭；通过NaOH改性海藻半焦为海藻炭基吸附剂；将海藻炭基吸附剂用于吸附水体污染物，回收循环吸附多次后吸附效能降低到预设值的海藻炭基吸附剂复合炭样用作复合催化剂；把复合催化剂与海藻原料按照比例混合，催化热解海藻制备生物油和生物炭；得到的生物炭重复利用得到新生海藻炭基吸附剂，再继续用于吸附污染物和作为催化剂。本发明将海藻炭运用于污染物的吸附和催化热解制生物油，在高效脱除水体污染物的同时提高了生物油的品质，且炭循环利用率高。整个工艺流程操作简单，清洁程度高，循环利用率高，能量消耗少，具有较高的成本利益与环保效益。

技术领域

本发明属于生物质资源化利用领域，尤其涉及一种双功能原位氮掺杂海藻炭的循环利用 方法。

背景技术

随着工业的迅速发展，大量的污染物流入自然环境中。排放到环境中的污染物的确切数 量是未知的，但是数量庞大，导致严重的环境问题。这些环境污染物通过食物链的流转，人 类不可避免的受到这些污染物的侵害。许多污染物对人类的肾脏，肝脏，大脑，生殖系统和 中枢神经系统都会产生影响，甚至某些污染物具有突变性和致癌性。因此，如何有效处理工 业废水成为当下重要的研究课题之一。

吸附法凭借成本低、处理方法较为简单、效率高、技术较为成熟等特点被广泛使用。吸 附剂的吸附能力是选择吸附剂的主要标准。但是，吸附剂在循环利用率方面值得深入研究。 目前，一般情况下吸附剂功能单一、且经历多次循环吸附污染物后，都是作为废弃物处理。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种双功能原位氮掺杂海藻炭的循环利用方法，是一 种基于原位N掺杂生物炭集吸附水体污染物和催化提质生物油的双功能循环材料的利用方 法，选用含氮量高的海藻，通过低温热解炭化和氢氧化钠活化、再高温热解两步法制备原位 氮掺杂海藻基活性炭，用活性炭吸附水体污染物，待吸附效能降低后，将吸附后的复合炭样 干燥用作碳基催化剂。将碳基催化剂用于催化热解海藻原料，制备燃料特性优越的生物油产 品及副产物生物炭，该生物炭(混杂前工艺碳基催化剂)再用氢氧化钠活化并800℃炭化制 备新吸附剂，重新吸附水体污染物。再次将循环吸附多次后的吸附剂用作催化剂催化热解海 藻。本发明将海藻炭运用于污染物的吸附和催化热解制生物油两个领域，在高效脱除水体污 染物的同时提高了生物油的品质，且炭循环利用率高。整个工艺流程操作简单，清洁程度高， 循环利用率高，能量消耗少，具有较高的成本利益与环保效益。

本发明的技术方案是：一种双功能原位氮掺杂海藻炭的循环利用方法，包括如下步骤:

步骤S1、制备海藻半焦：将海藻研磨筛分得到海藻藻粉，将海藻藻粉400～600℃热解炭 化得到海藻半焦，即原位氮掺杂海藻炭；

步骤S2、NaOH改性海藻半焦为海藻炭基吸附剂：将所述步骤S1得到的原位氮掺杂海 藻炭与氢氧化钠按照比例混合搅拌充分活化后干燥，在800～1100℃下热解得到活化后的改性 炭，再将改性炭酸洗后水洗为中性，干燥后即得海藻炭基吸附剂；

步骤S3、循环吸附水体污染物：在一定工况下应用所述步骤S2得到的海藻炭基吸附剂 吸附水体污染物，回收循环吸附多次后吸附效能降低到预设值的海藻炭基吸附剂复合炭样用 作复合催化剂；

步骤S4、海藻快速催化热解：把复合催化剂与海藻原料按照比例混合，在400～600℃下 催化热解海藻制备生物油和生物炭；

步骤S5、将步骤S4得到的生物炭重复步骤S2得到新生海藻炭基吸附剂，再继续重复步 骤S3和步骤S4。

上述方案中，所述步骤S1将海藻藻粉在500℃下热解炭化得到海藻半焦。

上述方案中，所述步骤S2中所述原位氮掺杂海藻炭与氢氧化钠的质量比为1:0.25～1:2。

上述方案中，所述步骤S2中在800℃下热解得到活化后的改性炭。