[发明专利]一种生物质催化水热制备吸附材料及戊聚糖的方法

说明书

本发明涉及生物质高质化利用领域，具体说的是一种生物质催化水热制备吸附材料及戊聚糖的方法。将膨化后的生物质原料经干燥、粉碎和筛分，按比例将生物质粉末、氯化铵和去离子水加入到高压水热反应釜中，在100℃～200℃下反应1～6h,反应结束后冷却、过滤、水洗和冷冻干燥，得到生物质吸附材料，产率60～75%；材料对尿素具有良好的吸附性能，最大吸附量为66.9mg/g；滤液经醇沉得到戊聚糖，收率为10.4～20.6%，分子量为60675。本发明制备的生物质吸附材料保留生物质原有官能团，可以对特定物质吸附，并具有较高的吸附量，且生产成本低，是废弃生物质资源高效转化利用的有效途径。本发明制备的生物质吸附材料可用于药物释放、缓释尿素、污水处理等领域。所得到的戊聚糖可用作功能食品、功能材料及糠醛等生产原料。

技术领域

本发明涉及一种生物质吸附材料的制备方法，属于吸附材料制备及应用领域。具体涉及生物质原料经膨化及催化水热处理制备吸附材料及戊聚糖的方法。

背景技术

吸附材料具有大的比表面、适宜的孔结构及表面结构，对吸附质有强烈的吸附能力而备受关注，可以应用于重金属污水处理、印染污水处理、油污废水处理、固碳减排等领域。吸附材料可分为：无机吸附材料和有机吸附材料。应用比较广泛的无机吸附材料有氧化铝、二氧化硅、活性炭等，此类吸附材料具有适用范围广、吸附效果好的特点，但是无机吸附材料难降解再生，价格昂贵。酚醛树脂基吸附材料、聚丙烯碳酸酯类吸附材料、聚丙烯腈类吸附材料是目前应用最广泛的有机吸附材料，具有吸附能力强、选择性好等优点，被广泛应用于污水处理领域；但是树脂可对环境造成二次污染，降解困难。因此，环境友好型的生物质基吸附材料具有来源广泛、价格低廉、高吸附率、可再生而引起广泛的关注。

目前广泛研究的生物质基吸附材料是指生物质经高温碳化形成的多孔吸附材料，主要是以碳素为骨架，具备高比表面积、发达孔隙结构、化学稳定性、优良的物理机械强性能，已广泛用于污水处理、超级电容器等领域。其次生物质吸附材料可以减少土壤中氮素的淋溶损失,在一定程度上影响了土壤碳氮比,表明生物炭对氮素有吸附作用，可以用于尿素的吸附和释放。目前生物质碳吸附材料的制备方法主要有高温催化碳化，利用此方法制备多孔炭材料的工艺复杂，高温能耗大、对设备的耐腐蚀性要求严格，涉及的强酸和强碱废液处理困难。

国内专利（CN 109052362A）报道了一种生物质多孔炭吸附材料的制备方法，利用酒糟、淀粉、甘油为原料球磨混合的均浆，在加入改性填料，冰晶石、卡波姆、阿拉伯胶进行发酵，发酵完加入氯化铝混合均匀，用氢氧化钠溶液调PH至碱性，再在进行干燥、粉碎、筛分得到料坯，然后在1000℃下进行炭化的得到多孔炭。

国内专利（CN 112265991 A）报道了一种生物质多孔炭的制备方法，此方法利用蛋白胨和牛骨粉末为原料，在400℃下炭化成前驱体，在加入钾盐与前驱体充分混合后在900℃下进行热裂解，得到的炭再用强酸溶液进行洗涤、干燥，得到生物质多孔炭。

生物质吸附材料的另外一种制备工艺就是水热碳化，国内专利（CN108033447A）报道了一种生物质碳材料的制备方法，以玉米秸秆为原料与氯化钙溶液在300℃～350℃进行水热炭化，再将预碳化物加热至500℃～700℃进行高温活化处理1～3小时得到活化产物;及将所述活化产物使用无机强酸浸泡12～24小时,再用80℃洗涤至中性得到生物质碳材料。

国内专利（CN112194132A）报道了一种生物质碳材料的制备方法，以竹子为原料与硫酸铁溶液在160℃～200℃下进行水热炭化，然后水热产物与氢氧化钾混合放入马弗炉中，650℃～850℃下进行活化炭化，经稀盐酸洗涤干燥后得到生物质碳材料。

目前报道的催化水热制备吸附材料的方法中, 均需要经过高温碳化处理，不经碳化制备生物质吸附材料的研究尚少见报道。

发明内容

针对目前生物质基吸附材料制备过程中存在的共性技术问题，本发明提供了一种催化水热制备生物质吸附材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：