一种表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于处理难降解有机废水的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)将秸秆风干后粉碎过筛，得到末生物质；2)将粉末生物质置于石英舟，氮气保护条件下以5℃/分钟升温至100℃，恒温1小时，然后10℃/分钟升温至300℃，恒温2小时，制得生物炭；3）配置阳离子表面活性剂溴代十二烷基吡啶（DDPB）水溶液。4）将生物炭投于阳离子表面活性剂溶液中，25℃条件下搅拌24小时，然后抽滤分离得到固体部分，用水清洗几次后于45℃干燥24小时，制得阳离子表面活性剂负载的复合材料。本发明的复合吸附材料制备工艺简单、绿色、低成本，对废水中的难降解有机物有很好的吸附去除效果。
【专利说明】一种表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理【技术领域】，尤其涉及一种处理有机废水的复合吸附材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]废水中难降解有机污染物的高效去除一直是环境科学和水处理工程研究的热点之一。吸附法是一种常规的有机废水处理工艺，吸附法处理有机废水的效率很大程度上取决于吸附材料的性能，因此研发新型高效且低成本的吸附剂是提高吸附法处理效率的关键。
[0003]生物炭(B1char)是生物质(如植物秸杆和动物粪便等)在完全或部分缺氧的情况下经热解产生的高度芳构化的碳质材料。在缺氧的条件下把生物质进行高温处理，生物质中的油和气燃烧掉，剩下的就是生物炭。生物炭因富含碳素，具有发达的孔隙结构，比表面积大以及离子交换量高等优良的物理化学性质，被认为是一种高效的吸附材料。虽然制备生物炭的裂解温度越低，其能耗、成本和制备条件的要求也越低，但通常裂解温度越高的生物炭具有越大的比表面积和微孔数量，吸附性能也越强。即相对于高温裂解生物炭(大于500°C)，低温裂解生物炭对疏水性有机污染物的吸附性能较弱。高温裂解制得的生物炭对有机污染物的吸附几乎只在炭化表面发生，而低温制备的生物炭对有机污染物的吸附除了表面吸附以外，还存在于残余有机质中的分配作用。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述低温裂解生物炭的缺点，通过简单低成本地化学改性进一步提高其对有机污染物的分配作用，制备得到新型阳离子表面活性剂-生物炭复合材料，增强其整体吸附性能，大大提高低温裂解生物炭材料在水处理中的实用性。
[0005]本发明提供了一种表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤: 步骤I)将生物质风干后粉碎过筛，得到粉末生物质；
步骤2)将粉末生物质置于石英舟，氮气保护条件下以5°C /分钟升温至100°C，恒温I小时，然后I以0°C /分钟升温至300°C，恒温2小时，制得低温裂解生物炭；
步骤3)配置阳离子表面活性剂水溶液；
步骤4)将生物炭投于阳离子表面活性剂溶液中，25°C条件下搅拌24小时，然后抽滤分离得到固体部分，用水清洗几次后于45°C干燥24小时，制得阳离子表面活性剂负载的复合吸附剂。
[0006]进一步，所述步骤I)中生物质为水稻秸杆、花生壳、稻谷皮、动物粪便中的一种或多种。
[0007]优选的，所述步骤I)中过200目筛。
[0008]进一步，所述步骤3)中涉及的阳离子表面活性剂为溴代烷基吡啶类表面活性剂。
[0009]进一步，所述步骤3)中阳离子表面活性剂水溶液的浓度为5(T250 mg/L。
[0010]进一步，步骤4)中生物炭和阳离子表面活性剂溶液的投放比例为每升溶液6g生物炭。
[0011]进一步，复合吸附剂的阳离子表面活性剂负载量为5mg/g?25mg/g
和现有技术相比，本发明具有如下有益效果:由于该复合吸附剂外层的吸附态阳离子表面活性剂对疏水性有机污染物的强分配作用，该复合吸附剂对有机废水中疏水性有机污染物的吸附性能显著强于普通低温裂解生物炭。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是300 V秸杆生物炭和负载溴代十二烷基吡啶的复合材料对水中苊的吸附去除效果对比图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述:
实施例1
将秸杆风干后粉碎过200目筛，得到粉末生物质；将粉末生物质置于石英舟，在管式炉氮气保护条件下以5°C /分钟升温至100°C，恒温I小时，然后以5°C /分钟升温至300°C，恒温2小时，制得低温裂解秸杆生物炭；
实施例2
将溴代十二烷基吡啶(DDPB) 15 mg溶解于250 mL，加入实施例1制得的300°C裂解秸杆生物炭1.5 g，混合搅拌24小时后抽滤并干燥，得到DDPB负载量约5 mg/g的DDPB复合材料5-DDPB-BC。比较0.15g普通低温裂解生物炭(Original)和5-DDPB-BC对250mL模拟有机废水的处理效果，模拟废水中含3.6 mg/L苊。结果显示，48小时后复合吸附剂对苊的去除率比普通低温裂解生物炭高24.7%。
[0014]实施例3
将溴代十二烷基吡啶(DDPB) 40 mg溶解于250 mL，加入实施例1制得的300°C裂解生物炭1.5 g,混合搅拌24小时后抽滤并干燥，得到DDPB负载量约15 mg/g的复合材料15-DDPB-BC。比较0.15g普通低温裂解生物炭(Original)和15-DDPB-BC对250mL模拟有机废水的处理效果，模拟废水中含3.6 mg/L苊。结果显示，48小时后复合吸附剂对苊的去除率比普通低温裂解生物炭高26.7 %。
[0015]实施例4
将溴代十二烷基吡啶(DDPB) 65 mg溶解于250 mL，加入实施例1制得的300°C裂解生物炭1.5 g，混合搅拌24小时后抽滤并干燥，得到DDPB负载量约25 mg/g的25-DDPB-BC复合材料。比较0.25g普通低温裂解生物炭(Original)和25-DDPB-BC对250mL模拟有机废水的处理效果，模拟废水中含3.6 mg/L苊。结果显示，48小时后复合吸附剂对苊的去除率比普通低温裂解生物炭高15.3%。
[0016]附图1是300 V未经处理的秸杆生物炭和负载溴代十二烷基吡啶的复合材料对水中危的吸附去除效果对比，其中original表示未经处理的300 V稻杆生物炭，5-DDPB-BC、15-DDPB-BC、25-DDPB-BC 分别表示 DDPB 负载量为 5、15、25mg/g 的 300 V 秸杆生物炭复合材料。从图1中可以看出阳离子表面活性剂负载的复合材料对水中苊的吸附去除效果好于未经负载的生物炭材料，进一步的DDPB负载量为15 mg/g的300 V稻杆生物炭复合材料对水中苊的吸附去除效果更好。
[0017]总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I)将生物质风干后粉碎过筛，得到粉末生物质； 步骤2)将粉末生物质置于石英舟，氮气保护条件下以5°C /分钟升温至100°C，恒温I小时，然后I以0°C /分钟升温至300°C，恒温2小时，制得低温裂解生物炭； 步骤3)配置阳离子表面活性剂水溶液； 步骤4)将生物炭投于阳离子表面活性剂溶液中，25°C条件下搅拌24小时，然后抽滤分离得到固体部分，用水清洗几次后于45°C干燥24小时，制得阳离子表面活性剂负载的复合吸附剂。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中生物质为水稻秸杆、花生壳、稻谷皮、动物粪便中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中过200目筛。
4.根据权利要求1所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中涉及的阳离子表面活性剂为溴代烷基吡啶类表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中涉及的阳离子表面活性剂溴代十二烷基吡啶。
6.根据权利要求1所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中阳离子表面活性剂水溶液的浓度为5(T250 mg/L。
7.根据权利要求1所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:步骤4)中生物炭和阳离子表面活性剂溶液的投放比例为每升溶液6g生物炭。
8.根据权利要求1所述的表面活性剂-生物炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于:步骤4)中复合吸附剂的阳离子表面活性剂负载量为5mg/g?25mg/g。
【文档编号】C02F101/30GK104190356SQ201410353964
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】吕黎, 柴奇伟, 林燕, 陈芬, 钟作浩, 孔雪莹, 杨春平, 何闪英 申请人:浙江工商大学