玉米秸秆生物炭及利用其去除水中三氯生的方法和应用
【专利摘要】本发明涉及一种玉米秸秆生物炭及利用其去除水中三氯生的方法和应用，所述的玉米秸秆生物炭其通过以下步骤制备：（1）烘干粉碎；（2）在500?700℃条件下采用程序升温，无氧炭化120?180min；（3）在炉内冷却至室温；（4）用盐酸浸泡，去离子水洗净至洗出液为中性，烘干至恒重，研磨、过60目筛，将该玉米秸秆生物炭作为吸附剂投入含三氯生的水体中进行吸附去除三氯生，解决了水中抗生素难以处理的难题。同时解决了秸秆焚烧带来的环境问题，变废为宝，实现了玉米秸秆的资源化利用，具备较好的经济效益和社会效益。
【专利说明】
玉米秸秆生物炭及利用其去除水中三氯生的方法和应用
技术领域
[0001]本发明涉及玉米秸杆生物炭及利用其去除水中三氯生的方法和应用，属于水处理
技术领域。
【背景技术】
[0002] 很长一段时间以来，三氯生作为人造抗菌剂被广泛使用，导致越来越多的三氯生 进入环境中，在水体、污泥、沉淀物、动植物体，乃至人体内均能检测出其含量;近年来，三氯 生的毒性被不断证实；目前，采用生物法降解三氯生所需时间较长，化学方法容易产生大量 高毒化合物，吸附法操作简便，无二次污染，采用生物炭吸附能实现农业废弃物资源化利 用，处理时间短，效果好，但是目前尚未见到此方面的报道。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种玉米秸杆生物炭其能有效的去 除水中的二氯生，并提供利用其去除水二氯生的方法和应用。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下： 技术方案一： 一种玉米秸杆生物炭，其关键技术在于，其通过以下步骤制备： (1) 粉碎将玉米秸杆洗净，烘干，粉碎成碎末； (2) 将玉米秸杆碎末放入管式气氛炉中，在500-700°C条件下无氧炭化120-180min; (3) 在炉内冷却至室温； (4) 用盐酸浸泡步骤(3)得到的炭灰，去离子水洗净至洗出液为中性，烘干至恒重，研 磨、过60目筛，得到玉米秸杆生物炭。
[0005] 优选的，上述的管式气氛炉采用程序控制温度上升的方式，以15°C/min升至450 。(：，保持20min，以同样升温速率升至700°C，保持180分钟，以20°C/min程序降温至500°C，气 氛为氮气，压力为〇 · 25MPa。
[0006] 优选的，上述的盐酸为lmol/L HC1，浸泡时间为12h。
[0007] 优选的，上述的过筛为过60目筛。
[0008] 优选的，上述的玉米秸杆生物炭通过以下步骤制备： (1) 将玉米秸杆自来水洗净，自然风干，剪碎至l-5cm，粉碎机粉碎，充分混匀，密封； (2) 将粉碎的玉米秸杆置于管式气氛炉内，做好密封性检查； (3) 采用通氮气的方法去除管式气氛炉炉管内的氧气，再开管式气氛炉，全过程保持炉 管内无氧状态； (4) 程序控制温度上升，以15°C/min升至450°C，保持20分钟，以同样升温速率升至700 °C，保持180分钟，以20°C/min程序降温至500°C ; (5) 在炉内冷却至室温，得到的炭灰； (6) 用lmol/L的盐酸浸泡生物炭12h去除灰分，去离子水洗净至洗出液为中性，65°C下 烘干至恒重，研磨、过60目筛，密封。
[0009] 技术方案二： 利用技术方案一的玉米秸杆生物炭去除水中三氯生的方法，其关键技术在于，其包括 以下方法： 将玉米秸杆生物炭作为吸附剂投入含三氯生的水体中进行吸附去除三氯生，其中吸附 的温度为10~40°C，吸附时间为5~300min，吸附平衡后溶液的pH为5-7，其中水体中三氯生的 初始浓度为l〇mg/L。
[0010] 优选的，所述吸附温度为25±2°C。
[0011] 优选的，所述玉米秸杆生物炭与三氯生的水体的质量比为1:250。
[0012]优选的，吸附平衡后溶液的pH为6。
[0013]技术方案三： 技术方案一所述的玉米秸杆生物炭在去除水中三氯生中的应用。
[0014] 与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下： 本发明采用玉米秸杆限氧、程序控温制备生物炭，资源化利用农业废弃物，用以吸附去 除水体中的三氯生。通过优化生物炭投加量、温度、pH值、离子强度以及反应时间等工艺参 数，既能体现经济性又能保证三氯生的去除率。
【附图说明】
[0015] 附图1为pH对去除率的影响； 附图2为离子强度对去除率的影响。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图1-2和具体实施例对本发明进行进一步详细的叙述。
[0017] 实施例！ 一种玉米猜杆生物炭，其通过以下步骤制备： (1) 将玉米秸杆自来水洗净，自然风干，剪碎至l-5cm，粉碎机粉碎，充分混匀，密封； (2) 将粉碎的玉米秸杆置于管式气氛炉内，做好密封性检查； (3) 采用通氮气的方法去除管式气氛炉炉管内的氧气，再开管式气氛炉，通入氮气，氮 气气压为0.25MPa，出气管水封以保证气密性，全过程保持炉管内无氧状态； (4) 程序控制温度上升，以15°C/min升至450°C，保持20min，以同样升温速率升至700 °C，保持180min，以20°C/min程序降温至500°C ; (5 )在炉内冷却至室温，得到的生物炭； (6)用lmol/L的盐酸浸泡生物炭12h去除灰分，去离子水洗净至洗出液为中性，65°C下 烘干至恒重，研磨，过60目筛，密封。
[0018]本实施例制备的玉米秸杆生物炭的收率为25%。
[0019] 实施例2 利用实施例1所得到的玉米秸杆生物炭作为吸附剂，处理含三氯生的污染水，吸附剂投 放量为4g/L，在25°C，中性，三氯生初始浓度为10mg/L，反应90min，三氯生去除率达到 98 · 28%，生物炭负载量达到2 · 717mg/L。
[0020] 实施例3 用实施例1所得到的玉米秸杆生物炭作为吸附剂，处理含三氯生的污染水，吸附剂投放 量为4g/L，中性，三氯生初始浓度为10mg/L，考察时间、温度对去除率的影响，结果见表1。
[0021] 表1时间、温度对去除率的影响。
[0022] 实施例4 利用实施例1所得到的玉米秸杆生物炭作为吸附剂，处理含三氯生的污染水，吸附剂投 放量为6g/L，在25°C，用lmol/L的HC1或NaOH调节初始浓度为10mg/L的三氯生溶液，反应 120min，考察pH值对去除率的影响，结果见图1，ρΗ为3时去除率最高，当pH值高于7时去除率 降低。
[0023] 实施例5 利用实施例1所得到的玉米秸杆生物炭作为吸附剂，处理含三氯生的污染水，吸附剂投 放量为6g/L，在25°C，三氯生初始浓度为10mg/L，用2mol/L的NaCl调节离子强度，反应 120min，考察离子强度对去除率的影响，结果见图2,低离子强度有利于玉米秸杆生物炭对 三氯生的吸附。
[0024]以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对 于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而 易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种玉米秸杆生物炭，其特征在于，其通过以下步骤制备： (1) 将玉米秸杆洗净，烘干，粉碎成碎末； (2) 将玉米秸杆碎末放入管式气氛炉中，采用程序升温，在500-700°C条件下无氧炭化 120-180min； (3) 在炉内冷却至室温； (4) 用盐酸浸泡步骤(3)得到的炭灰，去离子水洗净至洗出液为中性，在65°C下烘干至 恒重，研磨、过60目筛，得到玉米秸杆生物炭。2. 根据权利要求1所述的一种玉米秸杆生物炭，其特征在于，所述的管式气氛炉采用程 序控制温度上升的方式，以15°C/min升至450°C，保持20min，以同样升温速率升至700°C，保 持180分钟，以20°C/min程序降温至500°C，气氛为氮气，压力为0 · 25MPa。3. 根据权利要求1所述的一种玉米秸杆生物炭，其特征在于，所述的盐酸为lmol/L HC1，浸泡时间为12h。4. 根据权利要求1所述的一种玉米秸杆生物炭，其特征在于，所述的过筛为过60目筛。5. 根据权利要求1所述的一种玉米秸杆生物炭，其特征在于，所述玉米秸杆生物炭通过 以下步骤制备： (1) 将玉米秸杆自来水洗净，自然风干，剪碎至l-5cm，粉碎机粉碎，充分混匀，密封； (2) 将粉碎的玉米秸杆置于管式气氛炉内，做好密封性检查； (3) 采用通氮气的方法去除管式气氛炉炉管内的氧气，再开管式气氛炉，全过程保持炉 管内无氧状态； (4) 程序控制温度上升，以15°C/min升至450°C，保持20分钟，以同样升温速率升至700 °C，保持180分钟，以20°C/min程序降温至500°C ; (5) 在炉内冷却至室温，得到的炭灰； (6) 用lmol/L的盐酸浸泡生物炭12h去除灰分，去离子水洗净至洗出液为中性，65°C下 烘干至恒重，研磨、过60目筛，密封。6. -种利用如权利要求1-5任一项所述的玉米秸杆生物炭去除水中三氯生的方法，其 特征在于，其包括以下方法： 将玉米秸杆生物炭作为吸附剂投入三氯生的水体中进行吸附去除三氯生，其中吸附的 温度为10~40°C，吸附时间为5~300min，吸附平衡后溶液的pH为5-7,其中水体中三氯生的初 始浓度为l〇mg/L。7. 根据权利要求6所述的去除水中三氯生的方法，其特征在于，所述吸附温度为25±2 Γ。8. 根据权利要求6所述的去除水中三氯生的方法，其特征在于，所述玉米秸杆生物炭与 三氯生的水体的质量比为1:250。9. 根据权利要求6所述的去除水中三氯生的方法，其特征在于，吸附平衡后溶液的pH为 6〇10. 如权利1-6任一项所述的玉米秸杆生物炭在去除水中三氯生中的应用。
【文档编号】C02F1/28GK105854810SQ201610449058
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】丘锦荣, 王秀娟, 卢文洲, 雷育涛, 庞志华, 刘芸, 曾经文, 林晓君
【申请人】环境保护部华南环境科学研究所