一種改性磁性生物炭吸附材料及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性磁性生物炭吸附材料及其應用，該吸附材料是以農業(yè)廢棄物玉米秸稈為原料，通過賦磁，碳化，并在其表面附著殼聚糖外衣制得的，該吸附材料原料來源廣泛，結構穩(wěn)定，不易堵塞，不僅對水中典型重金屬污染物—鎘離子和銅離子具有較高的去除效率，而且便于分離回收和再利用，無二次污染，實現了資源化利用，具有很好的環(huán)境效益和經濟效益。
【專利說明】-種改性磁性生物炭吸附材料及其應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吸附材料，尤其涉及一種改性磁性生物炭吸附材料及其應用，屬 于農業(yè)廢棄物資源化利用及重金屬污染水體的污染控制領域。

【背景技術】
[0002] 由于工農業(yè)生產過程中含領、銅廢水的大量排放，造成水環(huán)境中重金屬的含量日 益增高，嚴重威脅到人類的生存，因而對水環(huán)境中典型重金屬污染物的去除成為我國水污 染防治關注的焦點。
[0003] 生物炭作為一種新興的吸附材料，W其制備原材料的來源廣泛、制備方式簡單可 行、吸附能力的高效而越來越受到人們的關注。然而，生物炭在吸附污染物后的回收一直是 難W攻克的難題。磁性生物炭的問世，改善了其在回收中造成二次污染的難題，但是由于生 物炭對于重金屬的吸附機理主要是生物炭表面與重金屬的絡合W及共沉淀的作用，而改性 后的生物炭表面、孔隙中都被磁性材料所填充、覆蓋，阻隔了生物炭表面與水溶液中重金屬 離子的接觸，進而影響其表面絡合W及共沉淀作用。為了重新強化生物炭對于重金屬的吸 附能力，本發(fā)明通過殼聚糖與磁性生物炭反應，制備改性磁性生物炭吸附材料，W增強磁性 生物炭對水中典型重金屬污染物的吸附能力。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種改性磁性生物炭吸附材料，該材料是W農業(yè)廢棄物玉米 枯桿為原料，通過賦磁，碳化，并在其表面附著殼聚糖外衣制得的，該吸附材料結構穩(wěn)定，不 易堵塞，吸附能力強，對水中典型重金屬污染物一領離子和銅離子的吸附效率明顯提高。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的在于提供上述改性磁性生物炭吸附材料的應用。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下： 一種改性磁性生物炭吸附材料，其特征在于，是由W下步驟制備得到的： 1) 稱取40 g FeCls. 6&0溶于60ml去離子水中，得化Cls水溶液，向FeCls水溶液中加 入生物質材料，攬拌均勻，8(TC下放置化賦磁； 2) 將賦磁的生物質置于巧巧中，鉛鉛封口置于馬弗爐內，一定升溫速率升溫至70(TC， 恒溫保持化，冷卻至室溫，磨碎，過篩，得磁性生物炭； 3) 取3g殼聚糖溶于IOOml醋酸溶液中，充分溶解后，加入磁性生物炭，攬拌均勻，逐滴 滴加至化OH水溶液中，靜置，過濾，取其中固體，去離子水沖洗，烘干，得改性磁性生物炭吸 附材料。
[0007] 本發(fā)明通過殼聚糖與磁性生物炭反應，殼聚糖覆蓋于磁性生物炭表面，顯著增強 磁性生物炭對水中領離子和銅離子的吸附能力，該改性磁性生物炭吸附材料結構穩(wěn)定，不 易堵塞，吸附能力強。
[0008] 所述的，生物質材料為過2mm篩的玉米枯桿，FeClg. 6&0和生物質材料的質量比為 1:0. 25。
[0009] 所述的，升溫速率為10°C /min,磁性生物炭過0. 5-lmm篩，殼聚糖與磁性生物炭的 質量比為1:1。
[0010] 所述的，醋酸溶液的濃度為2%，化OH水溶液的濃度為1. 2%，靜置時間為2化。
[0011] 一種改性磁性生物炭吸附材料在水中典型重金屬污染物去除中的應用。
[0012] 所述的，水中典型重金屬污染物為領離子或銅離子。
[001引本發(fā)明制得的吸附材料的比表面積39. 87mVg，總孔隙體積2. 018 X ICT2CmVg, 微孔體積1. 61 X l0-2cm3/g,微孔半徑0. 557nm。
[0014] 本發(fā)明的有益效果： 1.本發(fā)明的改性磁性生物炭吸附材料結構穩(wěn)定，不易堵塞，吸附能力強，不僅對水中典 型重金屬污染物一領離子和銅離子具有較高的去除效率，而且便于分離回收和再利用，無 二次污染。
[0015] 2.本發(fā)明的原材料來源廣泛，成本低廉，制備方法簡單易行。
[0016] 3.將農業(yè)廢棄物玉米枯桿制備成吸附材料后，不僅可W減輕其對生態(tài)環(huán)境的破 壞，還可W吸附廢水中的領離子和銅離子，實現了資源化利用，具有很好的環(huán)境效益和經濟 效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為常規(guī)方法制備的生物炭的掃描電鏡； 圖2為本發(fā)明實施例1制備的磁性生物炭的掃描電鏡； 圖3為本發(fā)明實施例1制備的改性磁性生物炭吸附材料的掃描電鏡。

【具體實施方式】
[0018] 根據下述實施例，可W更好地理解本發(fā)明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的內容僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本 發(fā)明。
[001引 實施例1 一種改性磁性生物炭吸附材料，是由W下步驟制得的：稱取40 g化CI3.6H2O溶于60ml 去離子水中配制化CI3水溶液，將過2mm篩后的IOg玉米枯桿加入其中，攬拌均勻，8(TC下 放置化附磁；將賦磁的生物質置于巧巧中，鉛鉛封口置于馬弗爐W IOC /min的升溫速率 升溫至70(TC，恒溫保持3h，冷卻至室溫，磨碎，過0. 7mm篩，得磁性生物炭瓜3g殼聚糖溶 于IOOml醋酸溶液（2%)中，充分溶解后，將3g磁性生物炭加入該溶液中，攬拌均勻，逐滴滴 加至900mWa0H (1. 2%)水溶液中，靜置，過濾，取其中固體，去離子水沖洗5次，烘干，得本 實施例的改性磁性生物炭吸附劑。
[0020] 本實施例制得的吸附材料的比表面積39. 87mVg，總孔隙體積2. 018 X ICT2CmV g，微孔體積 1. 61 X l〇-2cm3/g,微孔半徑 0. 557nm。
[0021] 分別量取濃度為40mg/l領離子和銅離子溶液50ml，將本實施例制得的0.05g磁性 生物炭分別加入領離子和銅離子溶液中，經24h震蕩，利用原子吸收分別測定溶液中殘留 的領離子或銅離子的濃度，計算領離子去除率為4. 5%，銅離子的去除率為3. 2%。
[0022] 分別量取濃度為40mg/l領離子和銅離子溶液50ml，將本實施例制得的0. 05g改性 磁性生物炭分別加入領離子和銅離子溶液中，經2化震蕩，利用原子吸收分別測定溶液中 殘留的領離子或銅離子的濃度，計算領離子去除率為99. 3%，銅離子的去除率為99. 5%。
[0023] 領離子和銅離子的去除實驗 選定實施例1制得的改性磁性生物炭作為實驗組，實施例1制得的改性磁性生物炭作 為對照組，分別量取濃度為40mg^、80mg/l和180mg/l領離子溶液各2份，分別量取濃度為 40mg/l、80mg^和180mg/l銅離子溶液各2份，分別將實驗組和對照組的生物炭加入到不同 濃度的領離子或銅離子溶液中，經2化震蕩，利用原子吸收分別測定溶液中殘留的領離子 或銅離子的濃度，計算領離子和銅離子的去除率，結果如表1所示。
[0024] 表1離子去除率測試結果

【權利要求】
1. 一種改性磁性生物炭吸附材料，其特征在于，是由以下步驟制備得到的： 1) 稱取40 g FeCl3. 6H20溶于60ml去離子水中，得FeCl3水溶液，向FeCl3水溶液中加 入生物質材料，攪拌均勻，80°C下放置2h賦磁； 2) 將賦磁的生物質置于坩堝中，鋁箔封口置于馬弗爐內，一定升溫速率升溫至700°C， 恒溫保持3h，冷卻至室溫，磨碎，過篩，得磁性生物炭； 3) 取3g殼聚糖溶于100ml醋酸溶液中，充分溶解后，加入磁性生物炭，攪拌均勻，逐滴 滴加至NaOH水溶液中，靜置，過濾，取其中固體，去離子水沖洗，烘干，得改性磁性生物炭吸 附材料。
2. 根據權利要求1所述的吸附材料，其特征在于，所述生物質材料為過2mm篩的玉米秸 桿，所述FeCl3. 6H20和生物質材料的質量比為1:0. 25。
3. 根據權利要求1所述的吸附材料，其特征在于，所述升溫速率為10°C/min，所述磁性 生物炭過0. 5-lmm篩，所述殼聚糖與磁性生物炭的質量比為1:1。
4. 根據權利要求1所述的吸附材料，其特征在于，所述醋酸溶液的濃度為2%，所述NaOH 水溶液的濃度為1. 2%，所述靜置時間為24h。
5. -種權利要求1至4中任一項所述的改性磁性生物炭吸附材料的應用，其特征在于， 所述改性磁性生物炭吸附材料在水中典型重金屬污染物去除中的應用。
6. 根據權利要求5所述的應用，其特征在于，所述水中典型重金屬污染物為鎘離子或 銅離子。
【文檔編號】B01J20/28GK104258823SQ201410581368
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權日:2014年10月27日
【發(fā)明者】楊寶山, 許世鵬, 王惠 申請人:濟南大學