[发明专利]一种凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：将活化剂加入到废糖蜜中，搅拌均匀后加入凹凸棒石黏土，在密闭条件下同时进行凹凸棒石黏土的酸化反应和废糖蜜的活化反应，在100‑160℃下反应2‑10h后，依次进行塑化、成型、固化、炭化，冷却到常温后，经漂洗、干燥后得到凹凸棒石基生物炭复合吸附剂。本发明利用资源丰富、廉价易得的废糖蜜作为碳源，从而大大降低了吸附剂的成本，实现了凹凸棒石酸改性和废糖蜜炭化的一步反应，简化了工艺过程，所得的凹凸棒石基生物炭复合吸附剂对VOCs有机废气、高COD的有机废水、重金属废水均具有较好的吸附效果。

技术领域

本发明涉及吸附剂的制备及其在废气与废水处理领域的应用，具体涉及一种凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

废糖蜜是制糖业的一种副产物，黑褐色、粘稠状、半流动态。国内外对废糖蜜的利用方向有很多，生产工艺多以发酵为主，如生产酒精、酵母、味精、焦糖色素以及饲料等。不同于废糖蜜在发酵领域的应用，因其中含有可观的蔗糖、葡萄糖等糖类约50％，含碳量可达到40％左右，并且易溶于水、方便处理，因此废糖蜜类比稻壳、玉米芯等生物质同样适合制备碳材料。凹凸棒石是一种具有反向2：1型链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，凹凸棒石原矿的组成较复杂，除了凹凸棒石外，还伴生石英、白云石等非粘土矿物，需改性后才能有较好的吸附能力，但是对废气和废水的吸附能力有限，活性炭吸附剂，吸附效果好，但是价格较贵。本发明将废糖蜜与凹凸棒石一起进行反应得到凹凸棒石基生物炭复合吸附剂，实现凹凸棒石酸改性和废糖蜜炭化的一步反应，相较于凹凸棒石吸附剂，大幅度提高了吸附剂的比表面积和吸附性能，对VOCs有机废气的吸附效果较好，对高COD的有机废水处理效果较好。废糖蜜与凹凸棒石制备凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备工艺简单，废糖蜜和凹凸棒石原料廉价易得，资源丰富，制备成本低，有利于工业化生产。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出一种凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备方法及其应用，利用资源丰富、廉价易得的废糖蜜作为碳源，从而大大降低了吸附剂的成本，实现了凹凸棒石酸改性和废糖蜜炭化的一步反应，简化了工艺过程，所得的凹凸棒石基生物炭复合吸附剂对VOCs有机废气、高COD的有机废水、重金属废水均具有较好的吸附效果。

本发明的目的是提供一种凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：将活化剂加入到废糖蜜中，搅拌均匀后加入凹凸棒石黏土，在密闭条件下同时进行凹凸棒石黏土的酸化反应和废糖蜜的活化反应，在100-160℃下反应2-10h后，依次进行塑化、成型、固化、炭化，冷却到常温后，经漂洗、干燥后得到凹凸棒石基生物炭复合吸附剂。

优选地，所述活化剂选自磷酸或磷酸和浓硫酸混合液或磷酸和浓硝酸混合液中的任意一种。

优选地，所述废糖蜜与活化剂的质量比为1:0.5～3.0。

优选地，所述活化剂浓度为10wt％-80wt％。

优选地，所述凹凸棒石黏土的质量为所述废糖蜜质量的5wt％-20wt％。

优选地，所述固化的条件为：固化温度200-400℃、固化时间1-5h。

优选地，所述炭化的条件为：炭化温度500-800℃，炭化时间为1-5h。

本发明还提供一种用凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的制备方法得到的凹凸棒石基生物炭复合吸附剂的应用，所述凹凸棒石基生物炭复合吸附剂用于有机废气、高COD有机废水、重金属废水的吸附。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明利用废糖蜜为碳源，废弃物再利用，大大降低成本；与天然的廉价易得的纳米级材料凹凸棒石黏土一步反应，完成凹凸棒石黏土的酸化和废糖蜜的活化反应，同时使凹凸棒石黏土的酸化和废糖蜜的活化反应的温度降低(100-160℃)和反应时间(2-10h)缩短，简化材料的制备过程、降低了工艺成本。