[发明专利]一种柑橘生物炭及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种柑橘生物炭及其制备方法、应用，属于生物炭技术领域。所述基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法包括以下步骤：取多种柑橘类水果的果实分别灭菌后带皮榨汁；将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末；取冶炼后钒钛磁铁矿的矿渣并粉碎，将粉碎后的矿渣和所有粉碎后的果渣混合后置于稀盐酸中浸泡；将浸泡后的粉末烘干后微波热解，其中热解压力为0.1~0.12MPa，热解时间为60~90min，热解温度为720~780℃，既得所述柑橘生物炭。本发明的柑橘生物炭具有更优质的重金属特别是重金属镉的吸附能力，可广泛应用于含有重金属/重金属镉的污染土壤治理中。

技术领域

本发明涉及生物炭技术领域，具体是一种柑橘生物炭及其制备方法、应用。

背景技术

最近几十年，重金属镉通过化石燃料燃烧、金属冶炼、污水污泥排放等各种工业生产过程释放到环境中，造成土壤严重的污染。生物炭修复是化学修复方法中的化学稳定化技术，已被证明是一种有效、方便和低成本的修复方法，适用于大面积污染场地修复。

生物炭具有发达的孔隙结构，其表面含有大量的官能团和负电荷，对重金属离子有较强的吸附和固定能力，能够通过改变土壤理化性质，增强土壤对重金属的络合能力，有效地降低土壤重金属污染程度，减轻重金属对作物生长的毒性作用。

生物炭在制备过程中，传统的热解是在管状炉中进行的，在那里由电力产生的热量被转移到生物质，具有生产时间长、加热效率低、加热不均匀等缺点，加上生物炭原料的受限，使得现有的生物炭制备方法较为复杂，制备的生物炭在吸附率、容量、产率方面均不甚理想，并且部分单一生物炭经高温热解后会产生副产物，加之自身原材料的特点，导致其孔隙率降低、表面官能团数目减少，且由于表面带负电对阴离子的吸附效果往往较差。微波热解可以改善热解条件，但是目前既有微波热解制作生物炭的方法热解时间过长，导致生物炭孔隙坍塌，或者温度过低导致反应不完全，产量不高。需要通过调整微波热解工艺，提高生物炭产量和质量。

基于此，如何优化生物炭原料，提高生物炭的产率、质量、吸附能力、孔隙率等是生物炭技术的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法，该方法制作效率高、能耗低，有效的利用了农林业废弃物，利用全新的原材料和微波热解方法提高了原料的表面积和活性，制备的柑橘生物炭质量高，具有较强的重金属镉吸附能力。同时本发明还公开了该制备方法制备的柑橘生物炭及其应用。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：基于柑橘类水果果实制备柑橘生物炭的方法，该方法包括以下步骤：

取多种柑橘类水果的果实分别灭菌后带皮榨汁；

将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末；

取冶炼后钒钛磁铁矿的矿渣并粉碎，将粉碎后的矿渣和所有粉碎后的果渣混合后置于稀盐酸中浸泡；

将浸泡后的粉末烘干后微波热解，其中热解压力为0.1~0.12MPa，热解时间为60~90min，热解温度为720~780℃，既得所述柑橘生物炭。

在上述方法中，所述柑橘类水果为柑、橙、橘、柚或柠檬。

在上述方法中，所述多种柑橘类水果为柑、橙、橘、柚或柠檬中任意两种或两种以上的组合。

在上述方法中，所述多种柑橘类水果为柑、橙、橘、柚和柠檬，当混合时，所述柑、橙、橘、柚、柠檬及矿渣的粉末按照质量比(20%~40%): (20%~40%): (20%~40%) (20%~40%):(10%~20%)：（7%~14%）混合。

在上述方法中，所述柑、橙、橘、柚、柠檬及矿渣的粉末质量比为25%:25%:20%:20%:10%：14%。

在上述方法中，所述将榨汁后的果渣分别烘干并粉碎至粉末具体为：