一種高效吸附稀土鑭元素的生物炭吸附劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種生物炭吸附劑，特別設及一種高效吸附稀±銅元素的生物炭吸附 劑。
【背景技術】
[0002] 稀±元素被人們稱為新材料的寶庫，稀±在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展高新技術領域當 中，具有"點石成金"的作用，尤其被視為信息時代的"維生素"。目前，稀±已廣泛應用于石 油、化工、冶金、醫(yī)藥等數(shù)十個行業(yè)，而且低劑量的稀±對作物增產(chǎn)有良好的促進作用，使得 稀±在農(nóng)業(yè)方面得到大規(guī)模的應用。然而，隨著稀±用途及用量的不斷增加，致使環(huán)境中稀 ±元素(尤其是銅系元素）的含量越來越高，并造成一定的危害，因此稀±元素的有效使用 和管理受到越來越多的關注。環(huán)境中的稀±元素主要經(jīng)口、呼吸道和皮膚等有效途徑進入 人類機體，殘存在機體中的稀±會因富集作用而產(chǎn)生毒理學效應。其中，銅元素 La(III)是 一種典型的稀上元素，廣泛應用于催化、陶瓷、農(nóng)業(yè)等領域。研究表明，從工廠中排放出來的 含銅元素的廢水會污染環(huán)境，而且稀±銅元素其毒性可使人體致癌。因此，有必要選擇一種 經(jīng)濟有效的方法來去除環(huán)境中過多的銅元素。目前，有許多技術已經(jīng)被用來去除稀±銅元 素。例如，沉淀法、溶劑萃取法、吸附法及離子交換法等。在運些方法中，吸附法無疑是最經(jīng) 濟有效的方法。常見的吸附銅元素的吸附劑有二氧化娃、沸石、樹脂、生物吸附劑及活性炭 等，然而，運些吸附劑因吸附效果較差、價格高昂或無法大規(guī)模制備而限制其應用。
[0003] 生物炭(biochar，BC)是由生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下高溫熱解產(chǎn)生的一 類高含碳量的芳香化物質(zhì)，其性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、孔隙多、吸附性強，是理想的固碳減排 新材料，可應用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、醫(yī)藥等多個領域。環(huán)境中普遍存在的生物質(zhì)如農(nóng)業(yè)稻桿、 家禽類便和污泥等廢棄物都可W作為生物炭制備的原材料。作為一種新型的環(huán)境功能材 料，生物炭W其優(yōu)良的環(huán)境效應和生態(tài)效應，成為環(huán)境科學、±壤科學、農(nóng)業(yè)、能源等眾多學 科研究的前沿熱點。而作為一種吸附材料，生物炭已被廣泛地研究。生物炭可W降低污染物 富集程度、凈化水質(zhì)、降低污染物生物有效性，應用于環(huán)境污染控制具有材料來源廣泛、價 格低廉、適宜大面積推廣等優(yōu)勢，因此將成為一項重要的環(huán)保技術手段。然而，無論是生物 炭的穩(wěn)定性還是吸附能力，都與生物炭本身組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)高度相關，并受到原料差異、 制備方法和燒制溫度等因素的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高效吸附稀±銅元素的生物炭吸附劑，原料天然、環(huán) 境友好、且在自然環(huán)境中廣泛存在，能高效吸附銅，有效去除稀±元素銅元素，成本低。
[000引本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0006] -種高效吸附稀±銅元素的生物炭吸附劑，所述生物炭吸附劑按照質(zhì)量百分比計 由W下原料組分混合后炭化制成:羊棲菜75-90%，海葛子5-10%，鼠尾藻5-15%。
[0007] 發(fā)明人經(jīng)過長期探索性研究發(fā)現(xiàn)，采用褐藻口馬尾藻屬的幾種特定的海藻配比后 制成生物炭，發(fā)現(xiàn)其具有高效吸附稀±銅元素的特性，且生產(chǎn)成本較低，環(huán)境友好，運種吸 附劑的發(fā)現(xiàn)，是有效去除稀±元素銅元素技術研究的重大突破。原料中控制羊棲菜的比例 非常關鍵，羊棲菜生物炭吸附稀±銅元素效用強，配合海葛子生物炭、鼠尾藻生物炭協(xié)同作 用，更好更高效的發(fā)揮吸附稀±銅元素效用。發(fā)明人推測，運Ξ種原料制成的生物炭能高效 吸附稀±銅元素可能與其本身物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的特殊性有關，尤其是他們都具備馬 尾藻屬海藻的特殊結(jié)構(gòu)氣囊有關。
[0008] 作為優(yōu)選，所述炭化的具體方法為:將原料組分混合后，在無氧環(huán)境中，700°C下裂 解3小時，自然冷卻。本發(fā)明的特定炭化條件，相對于其它炭化條件下能明顯提高稀±銅元 素吸附效果。
[0009] 作為優(yōu)選，所述生物炭吸附劑經(jīng)稀堿溶液處理后成為成品。
[0010] 作為優(yōu)選，稀堿溶液處理具體為:將生物炭吸附劑置于濃度為0.3-0.5mol/L的氨 氧化鋼溶液中，加熱至35-45Γ，保溫浸泡5-化，取出后用蒸饋水沖洗干凈，80°C烘2地，粉碎 并過60目篩。本發(fā)明通過將生物炭吸附劑經(jīng)過特定的稀堿溶液處理工藝，控制堿的濃度、處 理時間和溫度，從而改變生物炭的表面官能團，提高生物炭吸附稀±銅元素的能力。
[0011] 作為優(yōu)選，所述生物炭吸附劑按照質(zhì)量百分比計由W下原料組分混合后炭化制 成:羊棲菜80-90%，海葛子5-10%，鼠尾藻5-10%。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是:原料天然、環(huán)境友好、且在自然環(huán)境中廣泛存在，能高效吸 附銅，有效去除稀±元素銅元素，減輕環(huán)境污染，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[001引圖1是本發(fā)明不同溫度下炭化的生物炭吸附劑沈Μ圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明不同溫度下炭化的生物炭吸附劑紅外譜圖。
[0015] 圖3是pH對生物炭吸附劑吸附La(I II)的影響圖。
[0016] 圖4是時間對生物炭吸附劑吸附La(I II)的影響圖。
[0017] 圖5是La(I II)初始濃度對生物炭吸附劑吸附La(I II)的影響圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。
[0019] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設備等均可從市場購得或是本領域常用的。 下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。
[0020] 羊棲菜、海葛子、鼠尾藻均為市售的干品，經(jīng)過水清洗干凈，風干后，作為炭化原料 使用。
[0021 ]實施例1:
[0022] -種高效吸附稀±銅元素的生物炭吸附劑，所述生物炭吸附劑按照質(zhì)量百分比計 由W下原料組分混合后炭化制成：羊棲菜75%，海葛子10%，鼠尾藻15%。炭化的具體方法 為:將原料組分混合后，在無氧環(huán)境中，700°C下裂解3小時，自然冷卻。
[0023] 生物炭吸附劑經(jīng)稀堿溶液處理后成為成品，稀堿溶液處理具體為：將生物炭吸附 劑置于濃度為〇.3mol/L的氨氧化鋼溶液中，加熱至45°C，保溫浸泡化，取出后用蒸饋水沖洗 干凈，80°C烘2地，粉碎并過60目篩。
[0024] 實施例2:
[0025] -種高效吸附稀±銅元素的生物炭吸附劑，所述生物炭吸附劑按照質(zhì)量百分比計 由W下原料組分混合后炭化制成:羊棲菜90%，海葛子5%，鼠尾藻5%。炭化的具體方法為： 將原料組分混合后，在無氧環(huán)境中，700°C下裂解3小時，自然冷卻。
[0026] 生物炭吸附劑經(jīng)稀堿溶液處理后成為成品，稀堿溶液處理具體為:將生物炭吸附 劑置于濃度為〇.5mol/L的氨氧化鋼溶液中，加熱至35°C，保溫浸泡化，取出后用蒸饋水沖洗 干凈，80°C烘2地，粉碎并過60目篩。
[0027] 實施例3:
[0028] -種高效吸附稀±銅元素的生物炭吸附劑，所述生物炭吸附劑按照質(zhì)量百分比計 由W下原料組分混合后炭化制成：羊棲菜80%，海葛子8%，鼠尾藻12%。炭化的具體方法 為:將原料組分混合后，在無氧