一种农业生物质碳基磁性吸附材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种农业生物质碳基磁性吸附材料的制备方法。该方法是以来源于植物有机体的农业生物质为原料，采用三价铁离子与生物质超声共混的负载工艺、碱沉淀以及低温水热碳化赋磁工艺，获得具有磁性的生物碳吸附材料。本发明不仅能够同时实现碳吸附材料的制备及赋磁过程，而且原料来源广泛、廉价易得，是一种通用性强、可控性好、工艺简单的制备方法。以此方法制备的材料磁性稳定，吸附性能强，易于分离，可用于水处理脱色、染料等有机污染物去除，在环境治理领域有广阔的应用前景。
【专利说明】一种农业生物质碳基磁性吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明所属可持续再生及先进材料制备的【技术领域】。涉及生物质资源学、材料科学、环境科学和环境保护等多个学科交叉领域的相关技术，主要涉及一种能够大规模利用农业生物质资源制备具有磁性的生物碳基吸附材料的方法。
技术背景
[0002]随着科技及经济的迅猛发展，农工业生产废水的大量排放使得水环境污染问题日益突出。特别是印染废水，其所含染料多为人工合成的化学染料，具有复杂的芳环结构、性质稳定、难降解、存在潜在的毒性，直接排放会对环境造成严重污染，并通过食物链直接或间接威胁人类健康。生物碳是近年来利用吸附法处理印染废水的一种新型碳吸附材料，可通过资源丰富的生物质不完全燃烧获得，所产生的含碳产物对水体中的污染物具有较强的表面吸附性能。然而，废水中污染物种类和数量的复杂性决定了生物碳的吸附率有待提高，同时其处理染料后难以回收，易造成资源浪费和二次污染。因此，提高生物碳吸附率并赋予其稳定的磁性，能很好的解决上述难题，实现污染物的快速分离和吸附剂的回收。
[0003]利用廉价易得的生物质制备具有磁性的吸附材料近年来引起了广泛关注。中国专利CN 103316640 A，名称为“一种磁性生物质吸附剂的制备及去除重金属的方法”，通过将生物质-乙酸溶液与壳聚糖-乙酸溶液混合后，加入Fe3O4固体磁粉的方法，制备非碳化的磁性生物质吸附材料。中国专利CN 103316636 A，名称为“一种生物质基磁性活性炭的制备方法”，采用先制备活性炭再与磁粉混合吸附的方法将磁性物质负载在活性炭上。中国专利CN101642699A，名称为“一种磁性生物碳吸附材料的制备方法及其用途”，以废弃生物质为碳源，通过二价铁和三价铁混合液作为前驱体，经过沉淀、过滤、干燥、压实后再采用限氧炭化的方法制备磁性吸附材料。中国专利CN 101847481 A，名称为“废弃生物质制备C-Fe壳核磁性活性炭的新工艺”，将秸杆或木屑与氯化锌和氯化铁混合液进行混合，然后在裂解炉中通入氮气700°C进行裂解。中国专利CN 101564677 B，名称为“一种超顺磁性多孔碳吸附材料的合成方法”，亦采用了在氮气氛围中600?900°C焙烧的方法制备磁性吸附材料。尽管这些研究均取得一定成效，但是仍存在以下问题:(I)制备过程可控性差。特别是将活性炭或生物质直接与磁粉混合的填充工艺，容易造成磁性介质脱落，材料结构不稳定，活性炭吸附能力降低等问题。(2)磁性前驱体多为二价铁和三价铁的混合液、铁盐和无机盐混合液或铁盐、无机盐与乙醇的混合液，制备过程繁琐。(3)碳化或赋磁过程均采用限氧或氮气氛围中高温裂解的方法，一方面反应条件苛刻、增加了能耗和成本，另一方面需要将反应物过滤、干燥、压实后才能高温裂解处理，过程繁琐且周期较长。水热法是一种以水作为反应介质的热化学转化技术，也是材料界公认的碳材料绿色合成的重要方法。然而，利用水热合成法制备具有磁性的农业废弃物碳基吸附材料的相关研究目前还没有报道。
[0004]我国是世界上农业废弃物产出量最大的国家，其中仅农作物秸杆的年产量就高达
7.5亿吨且种类繁多，但由于其有效利用途径少、综合利用效率低，导致资源大量浪费的同时易造成环境污染，特别是因秸杆焚烧带来的环境问题，近年来显得尤为突出。因此，针对不同种类的农业生物质建立一种较为通用、简单的处理工艺和再利用途径，将为农业废弃物资源的多级循环和利用提供新思路。
【发明内容】
[0005]本发明从生物质资源利用和水环境保护的角度出发，针对现有研究中的不足，提供了一种利用廉价农业废弃物制备生物碳基磁性吸附材料的方法。本发明的特点在于:(I)不同于传统共沉淀法中二价铁和三价铁的混合液或铁盐和无机盐混合液或铁盐、无机盐与乙醇的混合液，本发明仅利用单一的三价铁盐作为磁性前驱液；(2)采用低温水热法同步完成生物碳基吸附材料的制备和赋磁过程；(3)原料来源广泛，木质纤维素类生物质或者来源于植物的淀粉类生物质均可作为生物碳原料。本发明方法通用性强、可控性好、工艺简单、模板材料来源广泛且成本低廉。
[0006]以下通过技术方案对本发明进行详细说明:
[0007]第一步，超声共混负载工艺:
[0008]所述超声共混负载工艺，是指:将烘干并粉碎后的木质纤维素类生物质和植物淀粉中的一种或多种混合后，加入到浓度为0.1?lmol/L的三氯化铁前驱液中，生物质添加量为Ig?10g/100mL上述三氯化铁溶液，混匀后超声功率500W处理0.5h?2h。
[0009]所述的木质纤维素类生物质为玉米芯、稻壳、木屑、甘蔗渣、水稻秸杆、高粱秸杆、棉花秸杆、大豆秸杆以及玉米秸杆中的一种或几种混合物；所述植物淀粉为普通玉米淀粉、腊质玉米淀粉、高直链玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉中的一种或几种混合物。
[0010]所述的玉米芯、农业秸杆、稻壳、木屑、甘蔗渣等木质纤维素类生物质是在60?105°C烘干后进行粉碎，粉碎后过100目筛。
[0011]所述的三氯化铁前驱液是将FeCl3.6H20溶于水制得。
[0012]第二步，碱沉淀:
[0013]所述的碱沉淀，是指:是将第一步得到的混合物加入一定量的NaOH固体并剧烈搅拌混匀，所添加的NaOH的质量为0.02?0.05g/mL上述生物质分散液。
[0014]第三步，低温水热碳化赋磁工艺:
[0015]所述的低温水热碳化赋磁工艺，是指将经第二步碱沉淀得到的混合物全部转移至不锈钢高压反应釜中进行密封反应，反应温度150-250°C，反应时间5-10h，过滤洗涤后烘干得到碳基磁性吸附材料。
[0016]本发明的原理和依据如下:通过超声处理的方法增加生物质原料的可及度，促进三价铁离子在生物质结构内的渗入和沉积，缩短浸溃时间，提高后继碳化和赋磁效率。通过低温水热碳化的方法，在低温下以水作为反应介质将生物质转化成无定形碳，同时无定型碳的形成又将Fe3+部分还原，形成具有磁性的Fe3O4并包埋在生物碳的框架结构内，最终获得具有磁性的吸附材料。
[0017]本发明针对两类来源于植物的农业生物质(木质纤维素类和淀粉类)，提供了一种通用性强、工艺简单、耗时少、可控性好的制备方法。以本发明方法制备的材料具有良好的磁性和吸附性能，特别是对于不同性质的染料具有较好的吸附效果，可用于水处理脱色、有机污染物的去除，在深度处理废水及有毒气体等环境治理、自清洁领域具有广阔的应用前景。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明农业生物质碳基磁性吸附材料的制备流程图
[0019]图2为本发明制备的玉米芯碳基磁性吸附材料处理亚甲基蓝废水的效果图。
[0020]图3为实施例1中玉米芯制备的磁性吸附材料的XRD图谱(以此表明吸附剂“碳基”和Fe3O4的结合，Δ:碳基(不定型碳)；0 =Fe3O4)0
图4为实施例15中普通玉米淀粉制备的磁性吸附材料的XRD图谱(以此表明吸附剂“碳基”和Fe3O4的结合，Δ:碳基(不定型碳)；0 =Fe3O4)0
图5为实施例14中稻壳、木屑及高粱秸杆制备的磁性吸附材料的XRD图谱(以此表明吸附剂“碳基”和Fe3O4的结合，Δ:碳基(不定型碳)；0 =Fe3O4)0
图6为实施例22中高直链玉米淀粉、小麦淀粉及木薯淀粉制备的磁性吸附材料的XRD图谱(以此表明吸附剂“碳基”和Fe3O4的结合，Δ:碳基(不定型碳)；0 =Fe3O4)0
图7为玉米芯在220°C下未赋磁的水热碳化产物的XRD图谱(以此表明未赋磁的产物中只有“碳基”，Δ:碳基(不定型碳))
[0021]图8为本发明实施例1制备的玉米芯碳基磁性吸附材料的EDX图谱。
[0022]图9为本发明实施例21制备的玉米芯和淀粉混合碳基磁性吸附材料的EDX图谱。
【具体实施方式】
[0023]本发明有选择地提供实施例，给出了详细实施方案和具体操作过程，只为说明本发明的部分重要价值，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
[0024]实施例1以玉米芯为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0025]收集本课题组实验大田中的玉米芯，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的玉米芯粉，取4g玉米芯粉末加入到10mL0.lmol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声Ih得到分散了玉米芯粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了玉米芯粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于220°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.5g。
[0026]实施例2以稻壳为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0027]收集本课题组实验大田中收割处理后的稻壳，清洗后于100°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的稻壳粉，取6g稻壳粉末加入到10mL0.5mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声1.5h得到分散了稻壳粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了稻壳粉的FeCl3溶液中加入5g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料3.2g。
[0028]实施例3以小麦秸杆为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0029]收集本课题组实验大田中的小麦秸杆，清洗后于105°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的小麦秸杆粉，取5g小麦秸杆粉末加入到10mL0.6mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了小麦秸杆粉的FeCl3分散溶液。超声之后向分散了小麦秸杆粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于240°C反应8h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.3g。
[0030]实施例4以木屑为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0031]将收集的木屑清洗后于100°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的木屑粉，取3g木屑粉末加入到10mLl.0moI/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了木屑粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了木屑粉的FeCl3溶液中加入2g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.Sg。
[0032]实施例5以玉米叶为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0033]收集本课题组实验大田中的玉米叶，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的玉米叶粉，取3g玉米叶粉末加入到10mL0.3mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声Ih得到分散了玉米叶粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了玉米叶粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.5g。
[0034]实施例6以甘蔗渣为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0035]收集本课题组实验大田中的甘蔗渣，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的甘蔗渣粉，取3g甘蔗渣粉末加入到10mL0.5mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声1.5h得到分散了甘蔗渣粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了甘蔗渣粉的FeCl3溶液中加入3g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于220°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.37g。
[0036]实施例7以水稻秸杆为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0037]收集本课题组实验大田中的水稻秸杆，清洗后于80°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的水稻秸杆粉，取1g水稻秸杆粉末加入到10mL0.2mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声0.5h得到分散了水稻秸杆粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了水稻稻杆粉的FeCl3溶液中加入5g的NaOH,继续500rmp转速剧烈搅拌,然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于240°C反应5h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料4.86g。
[0038]实施例8以高粱秸杆为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0039]收集本课题组实验大田中的高粱秸杆，清洗后于80°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的高粱秸杆粉，取8g高粱秸杆粉末加入到10mL0.6mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了高粱秸杆粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了高粱秸杆粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于220°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料4.39g。
[0040]实施例9以棉花秸杆为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0041]收集本课题组实验大田中的棉花秸杆，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的棉花稻杆粉，取6g棉花稻杆粉末加入到10mL0.8mol/L的FeCl3溶液中400rmp转速搅拌均匀后于500W超声Ih得到分散了棉花秸杆粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了棉花稻杆粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH,继续500rmp转速剧烈搅拌,然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于250°C反应5h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料3.27g。
[0042]实施例10以大豆秸杆为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0043]收集本课题组实验大田中的大豆秸杆，清洗后于100°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的大豆秸杆粉，取3g大豆秸杆粉末加入到10mL0.3mol/L的？冗13溶液中，400 rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了大豆秸杆粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了大豆秸杆粉的FeCl3溶液中加入2g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于240°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.39g。
[0044]实施例11以玉米秸杆为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0045]收集本课题组实验大田中的玉米秸杆，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的玉米秸杆粉，取5g玉米秸杆粉末加入到10mL0.4mol/L的？冗13溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了玉米秸杆粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了玉米秸杆粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于220°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.37g。
[0046]实施例12以玉米芯和稻壳为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0047]收集本课题组实验大田中的玉米芯，清洗后于105°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的玉米芯粉。收集本课题组实验大田中的稻壳，清洗后于105°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的稻壳粉。取2g玉米芯粉末和2g稻壳粉末加入到10mL0.5mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声Ih得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于220°C反应8h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.06g。实施例13以甘蔗渣和玉米秸杆的混合物为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0048]收集本课题组实验大田中的甘蔗渣，清洗后90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的甘蔗渣粉。收集本课题组实验大田中的玉米秸杆，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的玉米秸杆粉。取4g甘蔗渣粉末和2g玉米秸杆粉末加入到10mL0.3mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于240°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.89g。
[0049]实施例14以稻壳、木屑和高粱秸杆的混合物为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0050]收集本课题组实验大田中收割处理后的稻壳，清洗后于100°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的稻壳粉。将收集的木屑清洗后于100°c烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的木屑粉。收集本课题组实验大田中的高粱秸杆，清洗后于100°c烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的高粱秸杆粉。取2g稻壳粉、Ig木屑粉和3g高粱秸杆粉加入到10mL0.3mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于240°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.95g。
[0051]实施例15以普通玉米淀粉为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0052]将60°C下烘干的普通玉米淀粉以5g的量添加到10mL0.2mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声Ih得到分散了普通玉米淀粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了普通玉米淀粉的FeCl3溶液中加入3g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于150°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.29g。
[0053]实施例16以蜡质玉米淀粉为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0054]将60°C下烘干的蜡质玉米淀粉以4g的量添加到10mL0.3mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了蜡质玉米淀粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了蜡质玉米淀粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于180°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.86g。
[0055]实施例17以高直链玉米淀粉为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0056]将60°C下烘干的高直链玉米淀粉以6g的量添加到10mL0.5mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声1.5h得到分散了高直链玉米淀粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了高直链玉米淀粉的FeCl3溶液中加入5g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.57g。
[0057]实施例18以马铃薯淀粉为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0058]将60°C下烘干的马铃薯淀粉以3g的量添加到10mL0.lmol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声0.5h得到分散了马铃薯淀粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了马铃薯淀粉的FeCl3溶液中加入3g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于150°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.28g。
[0059]实施例19以小麦淀粉为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0060]将60°C下烘干的小麦淀粉以5g的量添加到10mL0.6mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了小麦淀粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了小麦淀粉的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于180°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.35g。
[0061]实施例20以木薯淀粉为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0062]将60°C下烘干的木薯淀粉以4g的量添加到10mL0.5mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了木薯淀粉的FeCl3溶液。超声之后向分散了木薯淀粉的FeCl3溶液中加入3g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.83g。
[0063]实施例21以普通玉米淀粉和玉米芯的混合物为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0064]将60°C下烘干的普通玉米淀粉2g和105 °C下烘干玉米芯粉2g添加到10mL0.3mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声Ih得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入5g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料1.72g。
[0065]实施例22以高直链玉米淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉的混合物为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0066]将60°C下烘干的高直链玉米淀粉lg、60°C下烘干的小麦淀粉3g和60°C下烘干的木薯淀粉2g添加到10mL0.2mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于200°C反应8h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.56g。
[0067]实施例23以棉花秸杆、木屑与高直链玉米淀粉的混合物为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0068]收集本课题组实验大田中的棉花秸杆，清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的棉花秸杆粉；将收集的木屑清洗后于90°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的木屑粉。将Ig上述棉花秸杆粉、Ig上述木屑粉和6g在60°C下烘干的高直链玉米淀粉充分混匀，然后添加到lOOmLlmol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入5g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于220°C反应10h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料
3.98g0
[0069]实施例24以稻壳、高粱秸杆、马铃薯淀粉和木薯淀粉的混合物为生物质制备碳基磁性吸附材料
[0070]收集本课题组实验大田中收割处理后的稻壳，清洗后于105°C烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的稻壳粉。收集本课题组实验大田中的高粱秸杆，清洗后于105°c烘干并粉碎，粉碎后过100目筛并收集过筛的高粱秸杆粉。将Ig上述稻壳粉、Ig上述高粱秸杆粉、2g在60°C下烘干的马铃薯淀粉和2g在60°C下烘干的木薯淀粉充分混匀，然后添加到10mL0.5mol/L的FeCl3溶液中，400rmp转速搅拌均匀后于500W超声2h得到分散了混合粉末的FeCl3溶液。超声之后向分散了混合粉末的FeCl3溶液中加入4g的NaOH，继续500rmp转速剧烈搅拌，然后转移至水热反应釜中并密封水热反应釜，于240°C反应6h，反应结束后过滤并用去离子水反复洗涤得到磁性碳基吸附材料2.85g。
[0071]实施例25生物质磁性碳基吸附材料对染料的吸附性能评价
[0072]吸附试验具体步骤:
[0073]1.分别取0.02g上述实施例制备的磁性吸附剂添加到1mL浓度为120mg/L的亚甲基蓝溶液中。
[0074]2.将上述添加了磁性吸附剂的染料溶液置于振荡器中震荡30min，震荡结束后，用磁场分离吸附剂，取上清液于分光光度计664nm测定吸光度，根据标准曲线计算出染料的残留量。
[0075]3.磁性吸附材料吸附性能评价:
[0076]
【权利要求】
1.一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法，其特征在于:将生物质加入到三氯化铁溶液中并充分混匀，混匀后超声处理得到分散了生物质的三氯化铁溶液；然后向分散了生物质的三氯化铁溶液中加入NaOH并充分搅拌溶解得到经过NaOH处理的生物质分散液；最后将经过NaOH处理的生物质分散液转移到不锈钢高压反应釜中，在150-250°C温度条件下密封反应，反应之后洗涤烘干得到生物质碳基磁性吸附材料。
2.如权利要求1所述的一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)超声共混负载:将1~10g的干燥的生物质粉末加入到100 mL浓度为0.1-1 mo I/L的三氯化铁溶液中，充分混匀后超声处理0.5 h^2 h得到分散了生物质粉末的三氯化铁溶液； 2)碱沉淀:向步骤1)所得的分散了生物质粉末的三氯化铁溶液中加入一定量的NaOH固体并剧烈搅拌混匀得到经过NaOH处理的生物质分散液，所添加的NaOH固体质量与上述生物质分散液的比例为0.02、.05 g/mL ； 3)低温水热碳化赋磁工艺:将步骤2)所得的经过NaOH处理的生物质分散液全部转移至不锈钢高压反应釜中并密封进行反应，反应温度为150-250°C，反应时间5-10 h，反应之后过滤并充分洗涤后烘干得到生物质碳基磁性吸附材料。
3.如权利要求2所述的一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法，其特征在于:步骤I)所述的生物质粉末为木质纤维素类生物质粉末和植物淀粉生物质粉末当中的一种或者几种的混合物；且木质 纤维素类生物质粉末是木质纤维素类生物质经过6(T105°C干燥、粉碎并过100目筛的过筛粉 末；植物淀粉生物质粉末是植物淀粉生物质经过干燥之后的粉末。
4.如权利要求3所述的一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法，其特征在于:所述木质纤维素类生物质包括玉米芯、稻壳、小麦秸杆、木屑、玉米叶、甘蔗渣、水稻秸杆、高粱秸杆、棉花秸杆、大豆秸杆以及玉米秸杆；所述植物淀粉生物质为普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、高直链玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉。
5.根据权利要求2所述的一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法，其特征在于:步骤I)所述的0.1-1 mo I/L的三氯化铁溶液是将FeCl3.6H20溶于水制得。
6.根据权利要求2所述的一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法，其特征在于:步骤I)中所述的超声处理，超声功率为500 W。
7.一种生物质碳基磁性吸附材料，其特征在于由权利要求1-6任意一项所述的一种生物质碳基磁性吸附材料的制备方法制备获得。
8.权利要求7所述的一种生物质碳基磁性吸附材料在有机物吸附中的应用。
9.如权利要求8所述的一种生物质碳基磁性吸附材料在有机物吸附中的应用，其特征为:所述有机物为难降解有机染料。
10.如权利要求9所述的一种生物质碳基磁性吸附材料在有机物吸附中的应用，其特征为:所述难降解有机染料为亚甲基蓝、刚果红和甲基橙。
【文档编号】C02F1/28GK104028214SQ201410128911
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】马欢, 李家宝, 朱苏文, 程备久, 刘伟伟, 薛娟 申请人:安徽农业大学