[发明专利]一种生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物炭及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将动物粪便破碎，然后置于烘箱中烘干；将烘干后的粪便进行阶段式升温热解，第一阶段以12‑14℃/min的速度升温至300‑400℃，保温0.5‑1.5h，第二阶段以8‑10℃/min的速度升温至500‑600℃，保温1‑2h，最后冷却至室温；用盐酸反复清洗热解后的粪便，最后离心，收集沉淀物，将沉淀物清洗至中性，然后依次干燥、研磨，制得。该生物炭具有较大的比表面积，可以暴露更多的活性位点，具有较高的催化性能，可有效解决现有的催化剂存在的催化活性低的问题。

技术领域

本发明属于生物炭技术领域，具体涉及一种生物炭及其制备方法和应用。

背景技术

印染废水因具有色度深、毒性大、成分复杂以及难降解等特点，对水环境造成了严重的污染。并且随着合成染料技术的不断进步，染料抗光解、抗生物降解、抗氧化能力大大提升，大量难降解染料废水出现。罗丹明B(Rhodamine B，RhB)作为人工合成染料的一种，现成为工业生产中广泛使用的染料之一，对环境的危害不容小觑。

在当今环境形势下，印染废水的排放要求大大提高，现行的传统氧化法通常难以满足其排放要求。在此背景下，为实现印染废水的达标排放，研究者们正在不断寻求更高效、更资源化的污染物处理技术，不少学者开始对各种高级氧化技术进行研究。在现行的高级氧化研究中，部分高级氧化技术需要借助催化剂(活化剂)的作用才能更高效的发挥作用，因此催化剂的研究也是部分高级氧化技术(如基于过硫酸盐的高级氧化技术)中不容忽视的一个部分。畜禽粪便在高温热解后可生成畜禽粪便生物炭，而它也是近年来高级氧化技术催化剂中的新兴研究对象之一。一方面，畜禽粪便生物炭有着优异的催化性能；另一方面，它在污染物处理方面的应用可以一定程度解决畜禽粪便处理问题，达到“变废为宝”的效果。畜禽粪便加工后用作催化剂，既能通过高级氧化技术有效降解染料废水中的污染物，又能达到畜禽粪便资源化、减量化、无害化的处置，真正意义上实现“以废治废”，对高级氧化技术新型催化剂的研究和污染防治有着重要的理论与现实意义。但是，目前采用畜禽粪便制备的催化剂依然存在催化活性低的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种生物炭及其制备方法和应用，该生物炭具有较大的比表面积，可以暴露更多的活性位点，具有较高的催化性能，可有效解决现有的催化剂存在的催化活性低的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生物炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将动物粪便破碎，然后置于烘箱中烘干；

(2)将烘干后的粪便进行阶段式升温热解，第一阶段以12-14℃/min的速度升温至300-400℃，保温0.5-1.5h，第二阶段以8-10℃/min的速度升温至500-600℃，保温1-2h，最后冷却至室温；

(3)用盐酸反复清洗热解后的粪便，最后离心，收集沉淀物，将沉淀物清洗至中性，然后依次干燥、研磨，制得。

进一步地，步骤(1)中所述动物粪便为兔粪。

进一步地，步骤(1)中烘干温度为100-110℃，烘干时间为20-26h。

进一步地，步骤(2)中第一阶段以12℃/min的速度升温至350℃，保温1h。

进一步地，步骤(2)中第二阶段以10℃/min的速度升温至600℃，保温2h。

进一步地，步骤(3)中用盐酸反复清洗热解后的粪便三次，盐酸的浓度为1mol/L。

进一步地，步骤(3)中盐酸与粪便的质量体积比为1:20-30。

进一步地，步骤(3)中用盐酸清洗的过程中，进行超声处理，超声功率为200-300W，超声处理时间为8-15min。