一種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)炭吸附材料制備以及環(huán)境污染治理領(lǐng)域,特別涉及一種以竹粉 為主要材料進(jìn)行水熱炭化制備生物質(zhì)吸附材料的生產(chǎn)方法,具體是無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基 生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全國(guó)第八次森林資源清查統(tǒng)計(jì)顯示,我國(guó)竹林面積有601萬(wàn)公頃,竹林面積、竹材 蓄積、竹制品產(chǎn)量和出口量均居世界第一,竹加工技術(shù)和竹產(chǎn)品創(chuàng)新能力處于世界先進(jìn)水 平。但是,目前我國(guó)竹材資源的利用率偏低,一次利用率為20%-50%,每年有大量的竹材 加工剩余物如竹肩、鋸末、邊角料等,以及1180萬(wàn)噸以上尚未利用的雜竹和小徑竹。因此, 急需開發(fā)清潔高效的農(nóng)林廢棄物資源化利用技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種吸附性能良好的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸 附材料的生產(chǎn)方法。
[0004] 解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,按下列步驟進(jìn)行:
[0006] (1)將包括竹肩、竹片、邊角料、竹絲在內(nèi)的原料粉碎成60-80目竹粉;
[0007] (2)水熱竹炭制備:將60重量份的60-80目竹粉和6-24重量份無(wú)機(jī)強(qiáng)酸置于 200-300重量份的水中,在室溫下攪拌混合均勻后置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜 中,然后在180-240°C條件下反應(yīng)6-24小時(shí)、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后烘干,即得到水 熱竹炭;
[0008] (3)活化水熱竹炭制備:將步驟(2)得到的水熱竹炭與2. 5-6重量份無(wú)機(jī)堿和 200-300重量份水混合,室溫?cái)嚢?. 5-3h后,抽濾、洗滌至中性后烘干。
[0009] 所述無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,步驟(2)中所說(shuō)的無(wú) 機(jī)強(qiáng)酸為濃鹽酸或濃硫酸中任一種或兩種強(qiáng)酸的混合物。
[0010] 所述無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,步驟(3)中所述的無(wú) 機(jī)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀任一種或兩種無(wú)機(jī)堿的混合物。
[0011] 本發(fā)明采用無(wú)機(jī)強(qiáng)酸作為水熱炭化的催化劑,使竹粉炭化程度變大,炭化產(chǎn)物密 度變小。制取的竹基生物質(zhì)炭吸附材料比對(duì)應(yīng)的無(wú)催化劑制備的竹基生物質(zhì)炭對(duì)陽(yáng)離子染 料亞甲基藍(lán)的吸附能力明顯提高,對(duì)陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)的吸附容量可以達(dá)到540mg/g以 上,對(duì)高濃度的400mg/L亞甲基藍(lán),固液比為0. 8g/L時(shí),脫色率(去除率)可以達(dá)99. 8%以 上,而對(duì)應(yīng)的無(wú)催化劑制備的竹基生物質(zhì)炭對(duì)亞甲基藍(lán)的飽和吸附容量?jī)H為288mg/g。將作 為竹材加工剩余物、環(huán)境污染物改性成吸附率高的水熱竹炭吸附材料,對(duì)陽(yáng)離子染料具有 良好的吸附性能,有利于應(yīng)用到工業(yè)廢水的處理等領(lǐng)域,且變廢為寶,極大地提高了竹粉的 附加值。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所得的樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的等溫吸附線圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所得的樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合具體實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015] 表1實(shí)施例1-8原料配比(重量份)
[0018] 實(shí)施例1 (對(duì)照上表中對(duì)應(yīng)實(shí)施例1與重量份配比值),按如下按下列步驟進(jìn)行制 備:
[0019] (1)將竹肩、竹片、邊角料、竹絲等粉碎成60-80目;
[0020] (2)水熱竹炭制備:將60重量份的60-80目竹粉和21重量份濃度為37%濃鹽酸 置于220重量份的水中,在室溫下攪拌混合均勻后置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜 中,然后在200°C條件下反應(yīng)15小時(shí)、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后烘干,即得到水熱竹 炭;
[0021] (3)活化水熱竹炭制備:將步驟(2)得到的水熱竹炭與3. 6重量份氫氧化鈉和240 重量份水混合,室溫?cái)嚢?h后、抽濾、洗滌至中性后烘干。
[0022] 需說(shuō)明的是實(shí)施例1為最佳實(shí)施例,其余實(shí)施例2-8均各對(duì)照表中對(duì)應(yīng)實(shí)施例的 原料和配比值,按實(shí)施例1相同方法制得。
[0023] 現(xiàn)以實(shí)施例1所得樣品為例,對(duì)亞甲基藍(lán)吸附情況見圖1。圖1是本發(fā)明實(shí)施例1 所得樣品在室溫下吸附亞甲基藍(lán)的量,在平衡時(shí),以吸附容量對(duì)平衡濃度作圖,得到的等溫 吸附線,圖中的吸附容量表示每克吸附劑吸附亞甲基藍(lán)的量。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所得 樣品在室溫下對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率圖,亞甲基藍(lán)的初始濃度為400毫克/升、體積為50毫 升。
[0024] 本發(fā)明以竹粉為原料將原作廢棄物處理的鋸竹肩、竹片、邊角料、竹絲等粉碎成 60-80目粉狀物,既有利于堆放,又可使反應(yīng)更充分,效果更好。
[0025] 應(yīng)當(dāng)理解的是,對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換, 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,其特征在于,按下列步 驟進(jìn)行: (1) 將包括竹肩、竹片、邊角料、竹絲在內(nèi)的原料粉碎成60-80目竹粉; (2) 水熱竹炭制備:將60重量份的60-80目竹粉和6-24重量份無(wú)機(jī)強(qiáng)酸置于200-300 重量份的水中,在室溫下攪拌混合均勻后置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中,然后 在180-240°C條件下反應(yīng)6-24小時(shí)、自然冷卻、抽濾、洗滌至中性后烘干,即得到水熱竹炭; (3) 活化水熱竹炭制備:將步驟(2)得到的水熱竹炭與2. 5-6重量份無(wú)機(jī)堿和200-300 重量份水混合,室溫?cái)嚢?. 5-3h后,抽濾、洗滌至中性后烘干。2. 如權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,其特征在 于,步驟(2)中所說(shuō)的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸為濃鹽酸或濃硫酸中任一種或兩種強(qiáng)酸的混合物。3. 如權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,其特征在 于,步驟(3)中所述的無(wú)機(jī)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀任一種或兩種無(wú)機(jī)堿的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸催化水熱竹基生物質(zhì)炭吸附材料的生產(chǎn)方法,其步驟包括:將竹粉加工剩余物粉碎成60-80目竹粉,再對(duì)竹粉在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)制備水熱竹炭;將上述得到的水熱竹炭用無(wú)機(jī)堿活化后即得到活化水熱竹炭吸附材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、原料成本低、吸附量大。本方法制得的吸附材料可以應(yīng)用于陽(yáng)離子染料的吸附治理,并具有良好的處理效果。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了竹材加工剩余物資源的回收利用,并且得到了廉價(jià)、高效的新型吸附劑,促進(jìn)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。
【IPC分類】C02F1/28, B01J20/30, B01J20/20
【公開號(hào)】CN104984734
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510455044
【發(fā)明人】李兵, 傅深淵, 楊平, 張?jiān)迄i
【申請(qǐng)人】浙江農(nóng)林大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日