【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生物炭，具體涉及一種改性椰殼生物炭及其制備方法和應用。
技術介紹
1、生物炭是生物質熱解產生的炭材料，其原料來源十分廣泛，主要包括作物秸稈、竹子和花生殼等常見的農林廢棄物。生物炭本身具有的結構特征與理化特性使其具有高效的吸附能力，可用于吸附水、土壤和污泥中的有機污染物和重金屬。但目前應用較多的生物炭產品多為粉末狀，將其應用于吸附污水、土壤或污泥中的重金屬后，粉末狀的生物炭常與基質混為一體，導致重金屬或有機物雖然被生物炭吸附，但仍難以與水體或固相基質分離，從而無法徹底解決重金屬污染的問題。
2、目前，為使吸附有重金屬的生物炭更易從污水、土壤或污泥中分離，已有通過改性生物炭使其具有鐵磁性來實現更易從基質中分離的現有技術(比如申請號為201611024652.4、201910226818.8和202010846744.0的專利)，但是該方法僅在用于去除水體中的生物炭時效果較好，而在與土壤或污泥等固相基質的作用過程中，生物炭的鐵磁性易受損，導致分離效果并不明顯。
技術實現思路
1、鑒于此，本專利技術提供一種改性椰殼生物炭及其制備方法和應用，經改性后的椰殼生物炭具有良好的吸附重金屬能力以及更加穩定的鐵磁性，能夠更容易與基質分離，避免了二次污染。
2、為解決以上技術問題，本專利技術提供一種改性椰殼生物炭的制備方法，包括以下步驟：
3、s1、將椰殼生物炭于酸性溶液中活化后，浸于氯化鐵和氯化亞鐵的混合水溶液中，調節溶液ph至10～11，在惰性氛圍下
4、s2、將所述磁性椰殼生物炭和高嶺土粉末加入海藻酸鈉溶液中，調節溶液ph至9～10，于90～110℃下攪拌反應1～3h，反應結束后過濾、洗滌、干燥，在惰性氛圍中于300～400℃下炭化，得改性椰殼生物炭。
5、本專利技術將椰殼生物炭于酸性溶液中活化后，投入含鐵溶液中，使鐵離子在堿性條件下生成的氫氧化鐵吸附在活化后的椰殼生物炭的內孔隙表面，賦予椰殼生物炭鐵磁性，便于后續與土壤、污泥或水體等基質的分離。將磁性椰殼生物炭與高嶺土粉末共同加入海藻酸鈉溶液中，高嶺土表面的硅、鋁等陽離子與海藻酸鈉分子中的羥基和羧基發生相互作用，生成具有網狀結構的凝膠并粘附在磁性椰殼生物炭表面，增加重金屬吸附量，同時保護生物炭內部孔隙中的氫氧化鐵更加穩定地吸附在磁性椰殼生物炭孔隙中而不受基質的影響，減少磁性椰殼生物炭與固體基質作用過程中鐵磁性的損失。最后，經高溫炭化步驟，進一步增加改性椰殼生物炭的比表面積，提高重金屬吸附能力。
6、結合第一方面，所述炭化時間為4～6h。
7、結合第一方面，所述將椰殼生物炭于酸性溶液中活化具體為：將椰殼生物炭置于酸性溶液中活化反應1～3h，過濾、洗滌、干燥。
8、結合第一方面，所述酸性溶液為濃度為2～4mol/l磷酸或鹽酸的水溶液。通過對椰殼生物炭進行酸化，使其具有更大的比表面積和更高的反應活性。
9、結合第一方面，所述氯化鐵和氯化亞鐵的混合水溶液中，所述鐵離子的濃度為2～8mol/l，優選為5mol/l。
10、結合第一方面，所述氯化鐵和氯化亞鐵的摩爾比為3:1。
11、結合第一方面，所述椰殼生物炭在氯化鐵和氯化亞鐵的混合水溶液中的濃度為40～60g/l，優選為50g/l。
12、結合第一方面，所述高嶺土粉末的粒徑為10～50μm，該粒徑范圍的高嶺土粉末有助于增大高嶺土的比表面積，促使其表面的陽離子與海藻酸鈉發生相互作用。
13、優選地，所述高嶺土粉末的粒徑為20～30μm。
14、結合第一方面，所述磁性椰殼生物炭和高嶺土粉末的質量比為3～5:1，所述海藻酸鈉溶液的濃度為2～5mol/l。
15、優選地，所述磁性椰殼生物炭和高嶺土粉末的混合物在海藻酸鈉溶液中的濃度為35～60g/l。
16、本專利技術的第二方面提供一種改性椰殼生物炭，其按照上述改性椰殼生物炭的制備方法制得。
17、本專利技術的第三方面提供一種改性椰殼生物炭在土壤、污泥或污水處理中的應用。
18、在將改性椰殼生物炭用于土壤或污泥堆肥中時，添加量為10wt％～20wt％，將改性椰殼生物炭摻入土壤或污泥樣品中，混合均勻進行重金屬吸附。堆肥結束后，將堆肥產品與水混合形成混懸液，通過外加磁場將吸附有重金屬的改性椰殼生物炭與堆肥產品分離。在將改性椰殼生物炭用于去除污水中的重金屬時，添加量為5wt％～10wt％，在重金屬去除結束后，利用外加磁場的方式將生物炭與水體分離。
19、本專利技術獲得的有益效果：本專利技術提供的改性椰殼生物炭具有優異的重金屬吸附能力，對模擬污染水體和土壤中重金屬的去除效率均在95％以上；并且，該改性椰殼生物炭具有交聯網絡結構，能夠保證生物炭內部孔隙中的氫氧化鐵更加穩定地吸附在磁性椰殼生物炭孔隙中，進而減少生物炭與固體基質作用過程中鐵磁性的損失，為將生物炭從固體基質中盡可能地分離提供了保障，在吸附模擬污染水體中的重金屬后收回率達98％以上，在吸附模擬土壤中的重金屬后收回率也能夠保持在95％以上，解決了現有的粉末狀生物炭難以從基質中分離而造成二次污染的問題。
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1.一種改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述將椰殼生物炭于酸性溶液中活化具體為：將椰殼生物炭置于酸性溶液中活化反應1～3h，過濾、洗滌、干燥。
3.如權利要求1或2所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述酸性溶液為濃度為2～4mol/L磷酸或鹽酸的水溶液。
4.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述氯化鐵和氯化亞鐵的混合水溶液中，所述鐵離子的濃度為2～8mol/L。
5.如權利要求4所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述氯化鐵和氯化亞鐵的摩爾比為3:1。
6.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述椰殼生物炭在氯化鐵和氯化亞鐵的混合水溶液中的濃度為40～60g/L。
7.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述高嶺土粉末的粒徑為10～50μm。
8.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述磁性椰殼生物炭和高嶺土粉末的質
9.一種改性椰殼生物炭，其特征在于，按照權利要求1～8任一項所述的改性椰殼生物炭的制備方法制得。
10.權利要求9所述的改性椰殼生物炭在土壤、污泥或污水處理中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述將椰殼生物炭于酸性溶液中活化具體為：將椰殼生物炭置于酸性溶液中活化反應1～3h，過濾、洗滌、干燥。
3.如權利要求1或2所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述酸性溶液為濃度為2～4mol/l磷酸或鹽酸的水溶液。
4.如權利要求1所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述氯化鐵和氯化亞鐵的混合水溶液中，所述鐵離子的濃度為2～8mol/l。
5.如權利要求4所述的改性椰殼生物炭的制備方法，其特征在于，所述氯化鐵和氯化亞鐵的摩爾比為3:...
【專利技術屬性】
技術研發人員：廖文華，侯增惠，魏夢澤，高志嶺，
申請(專利權)人：河北農業大學，
類型：發明
國別省市：
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