[发明专利]一种利用氯化镁改性增强生物炭吸附铜离子的方法

说明书

本发明公开一种利用氯化镁改性增强生物炭吸附铜离子的方法，属于吸附剂处理重金属污染领域。本发明所述方法包括以下步骤：将玉米秸秆和木屑晒干、粉碎、过筛后，与氯化镁溶液混合浸渍，然后依次离心、过滤、烘干、厌氧热解，得到改性生物炭。经氯化镁改性后，生物炭对铜离子的吸附明显增强。

技术领域

本发明涉及一种利用氯化镁改性增强生物炭吸附铜离子的方法，尤其是利用氯化镁改性增强玉米秸秆和木屑生物炭吸附铜离子的方法，属于吸附剂处理重金属污染领域。

背景技术

在人类活动过程中，如金属开采、冶炼和加工等释放的重金属进入环境中会对人类产生致命的威胁。铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。由于工业发展的需要，对铜的需求将长时间处于持续增长状态。然而，由于不合理的开发应用，铜污染现已成为我国土壤和水环境中重金属污染来源之一。根据中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究显示，铜污染在云南北部地区出现连片的高值区域，云南省土壤中铜含量背景值更是位居全国首位。铜进入土壤和水体后，会抑制和毒害植物生长，对生态环境产生负面影响。铜的不可降解性和生物积累效应有害人体健康，急性和慢性铜暴露会导致肝肾功能和中枢神经系统受损，最终甚至会提高癌症的发病率。

生物炭是一种新兴材料，由富含碳的生物质在氧气限制热解下分解而成。制备生物炭的原料来源广泛，主要是农业废弃物、生物炭污泥以及动物粪便。生物炭的特点是高碱度、大比表面积、多孔的结构、丰富的官能团和相对稳定。近年来，生物炭在修复陆地和水环境中的重金属污染方面受到了极大的关注。生物炭的分级孔隙度和丰富的官能团为重金属吸附提供许多吸附位点。研究表明，生物炭中矿物组分的存在对生物炭吸附重金属有一定的促进作用，热解过程中矿物组分的存在会改变生物炭的表面官能团，离子交换容量，提高生物炭的离子交换能力。

玉米秸秆和木屑生物炭作为常用的吸附剂，便宜优惠，吸附效果好，被大量运用于土壤、水体污染物处理，对污染物有较高的吸附容量，但对重金属铜的吸附能力还需进一步提高。因此，寻求增强玉米秸秆和木屑生物炭对铜的吸附能力的方法具有重大意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种利用氯化镁改性增强玉米秸秆和木屑生物炭吸附铜离子的方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种利用氯化镁改性增强生物炭吸附铜离子的方法，具体包括以下步骤：

（1）将晒干的玉米秸秆和木屑粉碎，作为生物质原料；

（2）将生物质原料与氯化镁溶液混合浸渍，将混合液振摇混匀；

（3）将混合液离心后去掉上清液，将剩余固体物质烘干，得到改性后的生物质原料；

（4）将改性后的生物质原料放入马弗炉，在马弗炉中连续通入氮气，高温炭化，然后待马弗炉降温后取出，混匀磨碎后过筛，得到改性后的玉米秸秆和木屑生物炭。

优选地，步骤（2）中生物质原料与氯化镁溶液固液比为1:8~1:12，氯化镁与生物质原料质量比为1:9~1:11。

优选地，步骤（2）中振摇步骤为在卧式摇床中在转速为120±5rpm/min，温度为25±0.5℃条件下振摇，振摇时间为24±0.1h。

优选地，步骤（3）中离心速率为4000±5rpm/min，离心时间为10±0.5min。

优选地，步骤（3）中烘干温度为105±0.5℃。

优选地，步骤（4）中炭化步骤为于300±5℃下碳化1±0.1h。