一种山核桃壳制备水热生物质炭的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物质炭吸附材料制备以及环境污染治理领域，特别涉及一种以山核 桃壳为主要材料进行水热炭化制备生物质吸附材料的生产方法，具体是无机强酸催化山核 桃壳水热生物质炭的制备方法。
【背景技术】
[0002] 山核桃在全国分布范围较小，主要分布在浙江西北山区及安徽东南山区，其中 70%分布在浙江省临安市境内。据初步统计，在临安市境内年产山核桃15000-30000吨左 右，由此产生大量的山核桃壳，该壳质地硬密，不易腐烂，堆放野外容易污染环境。目前除了 焚烧之外，尚无更好的处理方法。因此，急需开发清洁高效的山核桃壳资源化利用技术。利 用山核桃壳，通过水热炭化反应，制备成生物质炭吸附剂，用于吸附有毒有害物质。既实现 林业废弃物资源化利用，缓解资源不足，符合绿色循环经济发展战略，又解决了环境污染问 题，无疑，具有十分重大的社会经济效能。
[0003] 山核桃壳水热生物质炭可应用于各种废水的处理，例如阳离子染料废水、重金属 离子废水等，因此制备山核桃壳水热生物质炭，拓宽了曾一度作废弃物处理的山核桃壳的 附加价值，解决了大量山核桃壳资源浪费或处理不当带来的环境污染问题，同时为生物吸 附剂应用于污染废水的治理提供了技术支持。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种吸附性能良好的山核桃壳制备水热生物质炭的方法。
[0005] 解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0006] -种山核桃壳制备水热生物质炭的方法，按下列步骤进行：
[0007] (1)将山核桃壳粉碎成60-80目山核桃壳粉；
[0008] (2)水热生物质炭制备：将100重量份的60-80目山核桃壳粉和5-30重量份无机 强酸置于150-250重量份的水中，在室温下搅拌混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈 钢反应釜中，然后在180-240°C条件下反应4-16小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性，即得到 水热生物质炭；
[0009] (3)活化水热生物质炭制备：将步骤（2)得到的水热生物质炭与3-8重量份无机 碱和200-300重量份水混合，室温搅拌0. 5-5h后、抽滤、洗涤至中性后烘干。
[0010] 所述的山核桃壳制备水热生物质炭的方法，步骤（2)中所述的无机强酸为浓盐酸 或浓硫酸中任一种或两种强酸的混合物，其最优选浓盐酸。
[0011] 所述的山核桃壳制备水热生物质炭的方法，步骤（3)中所述的无机碱为氢氧化 钠、氢氧化钾任一种或两种无机碱的混合物。
[0012] 本发明采用无机强酸作为水热炭化的催化剂，使山核桃壳粉炭化程度变大，炭化 产物密度变小。制取的山核桃壳水热生物质炭吸附材料对阳离子染料亚甲基蓝的吸附容量 可以达到282mg/g以上，对浓度的200mg/L亚甲基蓝，固液比为0. 8g/L时，脱色率可以达 96. 7%以上，而对应未加酸的水热生物质炭对亚甲基蓝的吸附容量仅为103mg/g。将作为环 境污染物的山核桃壳改性成吸附率高的水热生物质炭吸附材料，对阳离子染料具有良好的 吸附性能，有利于应用到工业废水的处理等领域，且变废为宝，极大地提高了山核桃壳的附 加值。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明实施例1所得的样品对亚甲基蓝的等温吸附线图。
[0014] 图2是本发明实施例1所得的样品对亚甲基蓝的脱色率图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0016] 表1实施例1-8原料配比（重量份）
[0018] 实施例1 (对照上表中对应实施例1与重量份配比值），按如下按下列步骤进行制 备：
[0019] (1)将山核桃壳粉碎成60-80目山核桃壳粉；
[0020] (2)水热生物质炭制备：将100重量份的60-80目山核桃壳粉和10重量份浓度为 37%浓盐酸置于200重量份的水中，在室温下搅拌混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不 锈钢反应釜中，然后在220°C条件下反应8小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性，即得到水热 生物质炭；
[0021] (3)活化水热生物质炭制备：将步骤（2)得到的水热生物质炭与5重量份无机碱 和220重量份水混合，室温搅拌2h后、抽滤、洗涤至中性后烘干。
[0022] 需说明的是实施例1为最佳实施例，其余实施例2-8均各对照表中对应实施例的 原料和配比值，按实施例1相同方法制得。
[0023] 现以实施例1所得样品为例，对亚甲基蓝吸附情况见图1。图1是本发明实施例1 所得样品在室温下吸附亚甲基蓝的量，在平衡时，以吸附容量对平衡浓度作图，得到的等温 吸附线，图中的吸附容量表示每克吸附剂吸附亚甲基蓝的量。图2是本发明实施例1所得 样品在室温下对亚甲基蓝的脱色率图，亚甲基蓝的初始浓度为200毫克/升、体积为50毫 升。
[0024] 本发明以山核桃壳为原料将原作废弃物处理的山核桃壳粉碎成60-80目粉状物， 既有利于堆放，又可使反应更充分，效果更好。
[0025] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种山核桃壳制备水热生物质炭的方法，其特征在于，按下列步骤进行： (1) 将山核桃壳粉碎成60-80目山核桃壳粉； (2) 水热生物质炭制备：将100重量份的60-80目山核桃壳粉和5-30重量份无机强酸 置于150-250重量份的水中，在室温下搅拌混合均匀后置于带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反 应釜中，然后在180-240°C条件下反应4-16小时、自然冷却、抽滤、洗涤至中性，即得到水热 生物质炭； (3) 活化水热生物质炭制备：将步骤（2)得到的水热生物质炭与3-8重量份无机碱和 200-300重量份水混合，室温搅拌0. 5-5h后、抽滤、洗涤至中性后烘干。2. 如权利要求1所述的山核桃壳制备水热生物质炭的方法，其特征在于，步骤（2)中所 述的无机强酸为浓盐酸或浓硫酸中任一种或两种强酸的混合物，其最优选浓盐酸。3. 如权利要求1所述的山核桃壳制备水热生物质炭的方法，其特征在于，步骤（3)中所 述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾任一种或两种无机碱的混合物。
【专利摘要】本发明公开了一种山核桃壳制备水热生物质炭的方法，其步骤包括：将山核桃壳粉碎成60-80目山核桃壳粉，再对山核桃壳粉在强酸性条件下进行水热反应制备水热生物质炭；将上述得到的水热生物质炭用无机碱活化后即得到活化水热生物质炭吸附材料。本发明工艺简单、原料成本低、吸附量大。本方法制得的吸附材料可以应用于阳离子染料的吸附治理，并具有良好的处理效果。本发明不仅实现了山核桃壳资源的回收利用，并且得到了廉价、高效的新型吸附剂，促进环保事业的发展。
【IPC分类】B01J20/20, C02F1/28, B01J20/30
【公开号】CN104998618
【申请号】CN201510455041
【发明人】李兵, 傅深渊, 郭建忠, 林国杭
【申请人】浙江农林大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月30日