CN104984734A - 一种无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法 - Google Patents

一种无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法 Download PDF

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李兵
傅深渊
杨平
张云鹏
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Abstract

本发明公开了一种无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，其步骤包括：将竹粉加工剩余物粉碎成60-80目竹粉，再对竹粉在强酸性条件下进行水热反应制备水热竹炭；将上述得到的水热竹炭用无机碱活化后即得到活化水热竹炭吸附材料。本发明工艺简单、原料成本低、吸附量大。本方法制得的吸附材料可以应用于阳离子染料的吸附治理，并具有良好的处理效果。本发明不仅实现了竹材加工剩余物资源的回收利用，并且得到了廉价、高效的新型吸附剂，促进环保事业的发展。

Description

一种无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法
技术领域
本发明属于生物质炭吸附材料制备以及环境污染治理领域，特别涉及一种以竹粉为主要材料进行水热炭化制备生物质吸附材料的生产方法，具体是无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法。
背景技术
全国第八次森林资源清查统计显示，我国竹林面积有601万公顷，竹林面积、竹材蓄积、竹制品产量和出口量均居世界第一，竹加工技术和竹产品创新能力处于世界先进水平。但是，目前我国竹材资源的利用率偏低，一次利用率为20％-50％，每年有大量的竹材加工剩余物如竹屑、锯末、边角料等，以及1180万吨以上尚未利用的杂竹和小径竹。因此，急需开发清洁高效的农林废弃物资源化利用技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸附性能良好的无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，按下列步骤进行：
(1)将包括竹屑、竹片、边角料、竹丝在内的原料粉碎成60-80目竹粉；
(2)水热竹炭制备：将60重量份的60-80目竹粉和6-24重量份无机强酸置于200-300重量份的水中，在室温下搅拌混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在180-240℃条件下反应6-24小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后烘干，即得到水热竹炭；
(3)活化水热竹炭制备：将步骤(2)得到的水热竹炭与2.5-6重量份无机碱和200-300重量份水混合，室温搅拌0.5-3h后，抽滤、洗涤至中性后烘干。
所述无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，步骤(2)中所说的无机强酸为浓盐酸或浓硫酸中任一种或两种强酸的混合物。
所述无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，步骤(3)中所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾任一种或两种无机碱的混合物。
本发明采用无机强酸作为水热炭化的催化剂，使竹粉炭化程度变大，炭化产物密度变小。制取的竹基生物质炭吸附材料比对应的无催化剂制备的竹基生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝的吸附能力明显提高，对阳离子染料亚甲基蓝的吸附容量可以达到540mg/g以上，对高浓度的400mg/L亚甲基蓝，固液比为0.8g/L时，脱色率(去除率)可以达99.8％以上，而对应的无催化剂制备的竹基生物质炭对亚甲基蓝的饱和吸附容量仅为288mg/g。将作为竹材加工剩余物、环境污染物改性成吸附率高的水热竹炭吸附材料，对阳离子染料具有良好的吸附性能，有利于应用到工业废水的处理等领域，且变废为宝，极大地提高了竹粉的附加值。
附图说明
图1是本发明实施例1所得的样品对亚甲基蓝的等温吸附线图。
图2是本发明实施例1所得的样品对亚甲基蓝的脱色率图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
表1实施例1-8原料配比(重量份)
实施例1(对照上表中对应实施例1与重量份配比值)，按如下按下列步骤进行制备：
(1)将竹屑、竹片、边角料、竹丝等粉碎成60-80目；
(2)水热竹炭制备：将60重量份的60-80目竹粉和21重量份浓度为37％浓盐酸置于220重量份的水中，在室温下搅拌混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在200℃条件下反应15小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后烘干，即得到水热竹炭；
(3)活化水热竹炭制备：将步骤(2)得到的水热竹炭与3.6重量份氢氧化钠和240重量份水混合，室温搅拌2h后、抽滤、洗涤至中性后烘干。
需说明的是实施例1为最佳实施例，其余实施例2-8均各对照表中对应实施例的原料和配比值，按实施例1相同方法制得。
现以实施例1所得样品为例，对亚甲基蓝吸附情况见图1。图1是本发明实施例1所得样品在室温下吸附亚甲基蓝的量，在平衡时，以吸附容量对平衡浓度作图，得到的等温吸附线，图中的吸附容量表示每克吸附剂吸附亚甲基蓝的量。图2是本发明实施例1所得样品在室温下对亚甲基蓝的脱色率图，亚甲基蓝的初始浓度为400毫克/升、体积为50毫升。
本发明以竹粉为原料将原作废弃物处理的锯竹屑、竹片、边角料、竹丝等粉碎成60-80目粉状物，既有利于堆放，又可使反应更充分，效果更好。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，其特征在于，按下列步骤进行：
(1)将包括竹屑、竹片、边角料、竹丝在内的原料粉碎成60-80目竹粉；
(2)水热竹炭制备：将60重量份的60-80目竹粉和6-24重量份无机强酸置于200-300重量份的水中，在室温下搅拌混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后在180-240℃条件下反应6-24小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性后烘干，即得到水热竹炭；
(3)活化水热竹炭制备：将步骤(2)得到的水热竹炭与2.5-6重量份无机碱和200-300重量份水混合，室温搅拌0.5-3h后，抽滤、洗涤至中性后烘干。
2.如权利要求1所述无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，其特征在于，步骤(2)中所说的无机强酸为浓盐酸或浓硫酸中任一种或两种强酸的混合物。
3.如权利要求1所述无机强酸催化水热竹基生物质炭吸附材料的生产方法，其特征在于，步骤(3)中所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾任一种或两种无机碱的混合物。
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