一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法及其应用与流程

本发明涉及生物基功能炭材料的制备方法和应用，更具体地说，本发明涉及一种利用浓缩海水同时作为活化剂、造孔剂辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法及其应用，本发明方法还可实现循环制备，且制得的生物质基功能活性炭材料可应用于超级电容器和吸附材料、催化材料等领域。

背景技术：

随着经济的发展，淡水资源正在以惊人的速度消耗着，淡水资源短缺将是全球面临的重要问题，海水淡化是解决水荒的有效途径之一。浓缩海水是在海水淡化的最后阶段所获得的高浓度盐水，成份主要为nacl，此外它也富含多种元素重金属、营养类盐、微量有机化合物，有机污染物和致病菌。目前，国内外对浓缩海水处理主要分为两类，一类是浓缩海水制盐，如提取溴单质，产量较低；一类是与电厂冷却水混合排入海洋或者直接排放入海，但是排放入海会可能会对海洋生态环境造成一定的负面影响。大量浓缩海水的经济化、高效化处理将是降低生产成本、实现可持续发展亟待解决的问题。有效地利用淡化后的浓盐水，实现海水淡化后浓缩海水资源化利用是未来重要的发展方向之一。

生物质基功能活性炭材料以树皮、秸秆等农林废物为原料在缺氧条件下高温煅烧制得，具有环境相容性好、成本低廉、比表面积大、多孔结构等特点，已被广泛应用于储能和环境修复等领域。目前，生物质基炭应用于超级电容器、吸附方面需要具备丰富的多孔结构，这就对制备方法提出了要求。目前制备生物质基炭多采用koh，h3po4或者zncl2活化等方法，经过酸洗后制备生物质基炭，在此过程中不仅需要大量昂贵的活化剂，造成资源浪费的同时也产生大量废水污染环境，那么寻找一种高效的、绿色的、经济的制备生物质基功能活性炭材料的方法显得尤为重要。

基于上述理由，提出本申请。

技术实现要素：

基于上述背景技术，本发明主要是为了解决淡化后海水难以处理以及活性炭制备所需昂贵的活化剂两个难点，本发明的目的在于提供一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法及其应用，在解决了浓缩海水带来的环境问题的同时也使其变废为宝用于制备低价高值的生物质基功能活性炭。另外，本发明方法简单，成本低廉，产生的废液可回收加以多方面利用，处理后的废液盐的浓度较高，其可以再次作为生物质活化剂用于生物质基功能活性炭材料的制备产生循环经济；且本发明方法制得的生物质基功能活性炭材料可应用于超级电容器和吸附材料、催化等领域。

本发明的上述第一个目的，采用如下技术方案实现：

一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，是将生物质材料与浓缩海水充分混合搅拌均匀、干燥后在无氧条件下经高温碳化制得。

本发明上述所述的利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)将生物质材料经破碎、清洗后在温度为40～150℃条件下干燥2～36h，然后将干燥后的生物质材料与浓缩海水混合均匀，得到混合物1；再将所得混合物1干燥4～56h，得到混合物2；

(2)将步骤(1)所得混合物2置于管式炉或者马弗炉中，在无氧条件下加热升温至500～1000℃，保温0.5～6h进行高温热解，然后自然降至室温，得到碳化产物；

(3)利用稀hcl或蒸馏水将步骤(2)所得碳化产物反复清洗、过滤多次，直至所得滤液ph为6.0～7.5，最后将过滤不溶物在40～120℃条件下干燥8～12h，即制得具有多孔纳米片结构的目标生物质基功能活性炭材料。

进一步，上述技术方案，还包括步骤(4)：回收步骤(3)清洗、过滤所得首次洗涤液再次作为活化剂和造孔剂，用于与生物质材料混合，进行循环利用并最终制备生物质基功能活性炭材料。

进一步，上述技术方案，步骤(1)所述浓缩海水可以是实际海水淡化后的浓缩海水，也可以是根据实际海水的固定成份配比所模拟的浓缩海水。所述浓缩海水由nacl、mgcl2、mgso4、cacl2、kcl、nahco3、nabr和h2o组成，根据海水淡化工艺和海域的不同其配比和浓度略有差异。

优选地，上述技术方案，以1l的8倍模拟浓缩海水计，所述模拟海水包括如下含量的各组分：nacl195.0～258.2g/l；mgcl216.5～22.5g/l；mgso424.0～31.2g/l；cacl25.5～10.5g/l；kcl4.7～6.4g/l；nahco3:1.4～1.8g/l；nabr0.54～0.8g/l。

进一步，上述技术方案，所述生物质材料可以为树皮、鱼鳞、蝉蜕、豆腐、果皮、葡萄糖、植物秸秆、花生壳等中的任一种。

进一步，上述技术方案，所述浓缩海水的浓度范围为2～8倍浓缩海水。

进一步，上述技术方案，所述生物质材料与浓缩海水的用量比优选为(1～10)g：(50～500)ml。

进一步，上述技术方案，步骤(1)所述生物质材料的破碎方法主要采用物理破碎法，将所述生物质材料破碎成小颗粒或者粉末，比如采用球磨法将生物质材料磨成粉末态。

进一步，上述技术方案，步骤(1)所述生物质材料与浓缩海水的混匀方式，可以采用常温搅拌法进行混匀，搅拌时间为2～72h；也可以是将混合物置于水热反应釜中，在80～180℃条件下保温2h～48h进行混匀。

进一步，上述技术方案，步骤(1)所述混合物1的干燥方式可以是冷冻干燥也可以是烘箱干燥。

进一步，上述技术方案，步骤(2)所述管式炉升温速率为2～10℃/min。

进一步，上述技术方案，步骤(2)中高温热解可以是在有惰性气体的氛围内，也可以是样品覆盖海盐后隔绝空气进行煅烧。

优选地，上述技术方案，所述的惰性气体可是n2或者是ar。

本发明上述制备方法原理如下：浓缩海水与生物质混合均匀，经过干燥后，生物质被密封在浓缩海水盐晶体中，在高温热解过程中，无机盐会对生物质的孔结构起到支撑的作用，并且浓缩海水中的盐可以有效地避免生物质基功能活性炭黏连从而形成多孔纳米片结构。

本发明上述制备生物质基功能活性炭材料方法的步骤(3)中清洗碳化产物得到的首次洗涤废液含有大量的nacl和nabr，其盐浓度高于浓缩海水，因而更具备资源化利用的价值。因此，本发明还提供了将上述含有以nacl为主的首次洗涤废液进行二次处理的方法，从而实现了废液的循环利用，节约能源，资源得到充分的利用，同时也降低了成本，具体处理方法如下：

首次洗涤废液的成分和浓缩海水相似，且其盐的浓度较高，其可以再次作为生物质活化剂用于生物质基功能活性炭材料的制备，实现产业间的代谢和绿色循环经济工艺；此外，本发明结合参考侯氏制碱法在首次洗涤废液中通入co2和nh3制备na2co3和nh4cl，可进一步回收利用废液；结合参考氯碱工业通过电解首次洗涤废液制取naoh、cl2和h2，再进一步生产一系列的化工产品的工业；结合参考海水制盐和海水提溴，应用于工业上可将首次洗涤废液引入盐田，后在太阳照射下暴晒和蒸发水，留下粗盐，分离食盐晶体后得到的苦卤母液通入cl2后用于海水提br。采用上述方法将制备生物质基炭的废液得到有效循环利用，实现了绿色的循环制备路径。上述各处理方法原理如下：

a.首次洗涤废液再次利用

首次洗涤生物炭样品的废液含有大量的盐，盐浓度较高，其成分和浓缩海水大致相同，可再次作为活化剂用于生物质基功能活性炭材料的制备，达到循环经济的目的。

b.结合参考侯氏制碱法：

nacl+co2+nh3+h2o＝nahco3↓+nh4cl(可作氮肥)

2nahco3＝na2co3+h2o+co2↑(co2循环使用)(以加热作为反应条件)

在废液中通入co2和nh3气体可用于制备纯碱和氯化铵。

c.结合氯碱工业：

2h2o+2cl^-＝h2↑+cl2↑+2oh^-；

2h2o+2nacl＝h2↑+cl2↑+2naoh；

通过电解首次洗涤废液制取naoh、cl2和h2，再进一步生产一系列的化工产品。

d.结合海水制盐和海水提溴(海水提溴的总反反应式如下)：

cl2+2br^-＝br2+2cl^-

br2+so2+2h2o＝2hbr+h2so4

cl2+2br^-＝br2+2cl^-；

应用于工业上可将首次洗涤废液引入盐田，后在太阳照射下晒，蒸发水，留下粗盐；分离食盐晶体后得到的苦卤母液用于海水提溴。

本发明的另一目的在于提供上述所述生物质基功能活性炭材料的应用，可用于制备超级电容器电极。

进一步，上述技术方案，所述超级电容器电极材料采用如下方法制备而成：将所述生物质基功能活性炭材料、炭黑和粘结剂按照质量比8：1：1的比例，研磨均匀后加入少许乙醇，反复按压擀膜成1*1cm²的薄片，40～150℃烘干，压在相应大小的集流体上，获得超级电容器电极。

另外，本发明上述方法制得的生物质基功能活性炭材料还可用作吸附材料、催化剂或者催化剂载体。

本发明与现有的技术相比较，具有如下突出的实质性特点和显著优点：

(1)本发明采用原料为来源丰富的生物质作为前驱体，以浓缩海水作为活化剂和造孔剂，制备生物质基功能活性炭材料，洗涤后的高浓度废液再次利用或可用于制备其他化工产品，三者相结合体实现了变废变宝，绿色循环经济的理念。

(2)本发明采用海水淡化后的浓缩海水浸泡生物质，采用冷冻或直接干燥方法，使得浓缩海水中盐以固态形式存在于生物质前驱体中，选择合适的热解温度煅烧制备生物质基功能活性炭，浓缩海水中的大量的无机盐在此过程中充当活化剂达到生物质造孔目的。

(3)本发明制备生物质基功能活性炭的方法，成本低，产量高，具有丰富的多孔结构。海水中的无机盐填充到生物质孔洞中，在高温煅烧时无机盐会对生物质的孔结构起到支撑的作用，能够改善孔结构并增加孔的数量，并且无机盐可有效避免生物质基功能活性炭黏连从而形成多孔纳米片结构，适用于用作超级电容器和吸附等领域。

(4)本发明首次洗涤水的再次利用，首次洗涤水与氯碱工业、侯氏制碱法和海水提溴工艺相结合，达到了节约资源、控制经济成本，降低污染的目的，实现了产业间的代谢和绿色循环经济工艺。因此本发明废液的经济有效的处理，使得本发明的生物质基功能活性炭制备形成一个高效、经济、无污染的制备方法。

(5)本发明制备的生物质基功能活性炭比表面积大，比表面积高达1023.87m²/g，多孔结构多，将其应用于制备超级电容器，提高了超级电容器的比电容，增强了超级电容器的电化学性能。另外，本发明制备的生物质基功能活性炭材料还具有优异的吸附性能，有望应用于吸附、催化等领域。

附图说明

图1(a)、(b)分别为本发明实施例1和实施例2利用浓缩海水制得的生物质基功能活性炭的sem图；

图2(a)、(b)分别为本发明实施例1和实施例2利用浓缩海水制得的生物质基功能活性炭的n2吸脱附曲线和孔径分布图；

图3(a)、(b)分别为本发明实施例1和实施例2利用浓缩海水制得的生物质基功能活性炭作为超级电容器电极在不同倍率恒流充放电图；

图4(a)、(b)分别为本发明实施例8利用浓缩海水制得的生物质基功能活性炭作为氧还原催化剂在饱和氧条件下循环伏安图和线性扫描伏安曲线图；

图5为本发明利用浓缩海水制备生物质基功能活性炭的方法和不同应用以及首次洗涤废水循环利用路线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。

根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本发明实施方式作出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。

为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。

本发明下述各实施例中测试电极材料电化学性能中采用的电解液可为有机电解液，离子液体或者水溶液的任意一种，水溶液可为酸溶液，碱溶液或者中性电解液。

实施例1

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)将经过蒸馏水清洗多次后的梧桐树皮置于60℃烘箱中干燥12h，之后使用球磨机350rmp球磨2h，待用。

(2)配比100ml的8倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：21.0g；mgcl2：2.2g；mgso4：2.54g；cacl2：0.942g；kcl：0.612g；nahco3：0.159g；nabr：0.071g，之后定容至100ml。

(3)取10g步骤(1)球磨后的梧桐树皮与步骤(2)100ml的8倍浓缩海水进行混合搅拌过夜；搅拌结束后迅速加入液氮，置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h；冷冻干燥后的样品置于管式炉中在100ml/min氩气环境下以4℃/min升温至700℃，在700℃保温2h，然后自然降温至室温，得到碳化产物；得到的碳化产物使用稀盐酸和蒸馏水过滤清洗多次，直至滤液ph约为7，然后置于烘箱中60℃干燥10h，得到具有多孔结构的目标生物质基功能活性炭，命名为bc-7。

取80mg本实施例上述制得的生物质基功能活性炭(生物质炭)、10mgptfe和10mg炭黑按照质量比8:1:1的比例，研磨均匀后加入少许乙醇，按压擀膜成1*1cm²的薄片，60℃烘干，压在相应大小的集流体上，制得超级电容器极片。将电极材料、汞/氧化汞电极和铂片分别作为工作电极、参比电极和对电极组装成三电极体系，在6mol/lkoh电解液中测试电极材料电化学性能。

将步骤(3)首次洗涤碳化产物的废液，与侯氏制碱法相结合，经浓缩后通入co2、nh3气体，用于制备纯碱和氯化铵，从而实现高效地回收利用。

附图1(a)和附图2为本实施例所制备的生物质基功能活性炭的扫描电镜(sem)、n2吸脱附曲线和孔径分布，从sem图中可看出生物质基功能活性炭呈现多孔纳米片状结构，n2吸脱附曲线表明该生物质基功能活性炭为等级孔结构，比表面积高达227.57m²/g，孔容为0.252cm³/g。附图3(a)为本实施例制备的生物质基功能活性炭作为超级电容器材料应用于6mol/lkoh电解液的恒电流充放电图，显示的比电容是154.8f/g，具有良好的充放电性能和循环稳定性。

实施例2

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)配制100ml的8倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：21.7g；mgcl2：2g；mgso4：2.72g；cacl2：0.936g；kcl：0.592g；nahco3：0.168g；nabr：0.064g，之后定容至100ml。

(2)将5g鱼鳞与步骤(1)配制的50ml的8倍浓缩海水进行混合搅拌过夜，搅拌结束后迅速置于水热反应釜中，在160℃条件下保温12h。向得到滤液中加入液氮，置于冷冻干燥机中干燥24h后；冷冻干燥后的样品置于管式炉中在100ml/min氩气环境下以5℃/min升温速率升温至800℃，在800℃保温2h，然后自然降至室温，得到碳化产物。得到的碳化产物使用稀盐酸和蒸馏水过滤清洗多次，直至滤液ph约为7，然后置于烘箱中60℃干燥8h，制得目标生物质基功能活性炭，命名为fc-8。

本实施例制备超级电容器极片的工艺参数和过程与实施例1基本相同，区别仅在于：生物质炭采用本实施例制得的生物质基功能活性炭fc-8，电极材料在6mol/lkoh电解液中测试电化学性能。

本实施例首次清洗碳化产物的废液，参考氯碱工业，通过电解首次洗涤废液制取naoh、cl2和h2再进一步生产一系列的化工产品。

附图1(b)和附图2为本实施例中所制备的生物质基功能活性炭的扫描电镜(sem)、n2吸脱附曲线和孔径分布，从sem图中可看出制得的生物质基功能活性炭呈现多孔纳米片状结构，n2吸脱附曲线表明该生物质基功能活性炭为等级孔结构，比表面积高达1023.87m²/g，孔容为0.73cm³/g。附图3(b)为本实施例制备的生物质基功能活性炭作为超级电容器材料应用于6mol/lkoh电解液的恒电流充放电图，显示的比电容是187.2f/g在0.5a/g的电流密度，具有良好的充放电性能。

实施例3

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)配制100ml的8倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：21.2g；mgcl2：2.1g；mgso4：2.54g；cacl2：0.925g；kcl：0.61g；nahco3：0.172g；nabr：0.071g，之后定容至100ml。

(2)将3g豆腐与步骤(1)配制的50ml的8倍浓缩海水进行混合搅拌过夜，搅拌后迅速置于水热反应釜中120℃保温14h。得到滤液中加入液氮，置于冷冻干燥机中干燥24h后；冷冻干燥后的样品置于管式炉中在100ml/min氮气环境下以2℃/min升温至900℃，在900℃保温4h，然后自然降至室温，得到碳化产物。得到的碳化产物使用蒸馏水过滤清洗多次，直至滤液ph约为6.5，然后置于烘箱中90℃干燥6h，制得目标生物质基功能活性炭。

(3)收集步骤(2)清洗、过滤所得首次清洗碳化产物的废液，其成分和浓缩海水相似，将其再次作为浓缩海水活化剂和造孔剂用于循环制备生物质基功能活性炭。

本实施例制备超级电容器极片的工艺参数和过程与实施例1的制备步骤基本相同，区别仅在于：生物质炭采用本实施例制得的生物质基功能活性炭，电极材料在6mol/lkoh电解液中测试电化学性能。本实例制备的生物质基功能活性炭材料用于超级电容器材料中，其充放电性能和循环稳定性与实施例1测试结果基本相同。

实施例4

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)配制200ml的4倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：22.1g；mgcl2：1.9g；mgso4：2.42g；cacl2：0.954g；kcl：0.601g；nahco3：0.172g；nabr：0.059g，之后定容至200ml。

(2)将5g柚子皮与步骤(1)配制的200ml的4倍浓缩海水混合搅拌4h，混合液置于烘箱中60℃干燥24h；干燥后样品100ml坩埚中，上层覆盖15g海盐。样品置于马弗炉中在以10℃/min升温至800℃，在800℃保温2h，自然冷却至室温，得到碳化产物。得到的碳化产物使用稀盐酸和蒸馏水过滤清洗多次，直至滤液ph约为7，然后置于烘箱中100℃条件下干燥8h，制得目标生物质基功能活性炭。

(3)收集步骤(2)清洗、过滤所得首次清洗碳化产物的废液，其成分和浓缩海水相似，结合海水制盐和海水提溴，首次洗涤废液蒸发后留下粗盐；分离食盐晶体后得到的苦卤母液通入cl2用于海水提溴。

本实施例制备超级电容器材料的工艺参数和过程与实施例1的制备步骤基本相同，区别仅在于：生物质炭采用本实施例制得的生物质基功能活性炭，电极材料在1mol/lh2so4电解液中测试电化学性能。本案例制备的生物质基功能活性炭用于制备超级电容器材料，比电容较高且具有良好的循环稳定性。

实施例5

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)配制400ml的2倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：23.1g；mgcl2：2.1g；mgso4：2.6g；cacl2：0.98g；kcl：0.723g；nahco3：0.181g；nabr：0.061g，之后定容至400ml。

(2)将5g葡萄糖与步骤(1)配制的400ml的4倍浓缩海水混合搅拌2h，混合液置于烘箱中80℃干燥20h；干燥后样品100ml坩埚中，上层覆盖15g海盐，将覆盖有海盐的样品置于马弗炉中在以4℃/min升温至900℃，在900℃保温2h，自然冷却至室温，得到碳化产物。得到的碳化产物使用稀盐酸和蒸馏水过滤洗涤多次，直至滤液ph约为6.5，然后置于烘箱中120℃干燥6h，获得生物质基功能活性炭。

(3)收集步骤(2)清洗、过滤所得首次清洗碳化产物的废液，结合海水制盐和海水提溴，首次洗涤废液蒸发后留下粗盐；此外分离食盐晶体后得到的上层的苦卤母液通入cl2后用于提取溴。

本实施例制备超级电容器材料的工艺参数和过程与实施例1的制备步骤基本相同，区别仅在于：生物质炭采用本实施例制得的生物质基功能活性炭，参比电极为ag/agno3，电极材料在1.0mol/lteabf4/pc电解液中测试电化学性能。本案例制备的生物质基功能活性炭用做超级电容器材料，在1.0mol/lteabf4/pc电解液中表现出良好的倍率性能和循环稳定性。

实施例6

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)配制400ml的2倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：22.5g；mgcl2：2.2g；mgso4：2.4g；cacl2：0.95g；kcl：0.62g；nahco3：0.173g；nabr：0.066g，之后定容至100ml。

(2)将4g玉米秸秆与步骤(1)配制的400ml的2倍浓缩海水混合搅拌2h，混合液置于烘箱中80℃干燥20h；干燥后样品100ml坩埚中，上层覆盖15g海盐，目的是隔绝空气。样品置于马弗炉中在以5℃/min升温至950℃，在950℃保温4h，自然冷却至室温。产物使用蒸馏水过滤洗涤多次，直至滤液ph约为6.5，然后置于烘箱中150℃干燥4h，获得生物质基功能活性炭。

本实施例制备超级电容器材料的工艺参数和过程与实施例1的制备步骤基本相同，区别仅在于：生物质炭采用本实施例制得的生物质基功能活性炭，参比电极为ag/agno3，电极材料在1.0mol/lteabf4/ac电解液中测试电化学性能。本案例制备的生物质基功能活性炭用做超级电容器材料，在1.0mol/lteabf4/ac电解液中具有较高的比电容和良好的倍率性能。

收集步骤(2)清洗、过滤所得首次清洗碳化产物的洗涤废液，其含有较高浓度的盐，可充当浓缩海水再次作为活化剂、造孔剂用于生物质基功能活性炭的制备，达到循环利用的目的。

实施例7

本实施例的利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)配制100ml的8倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：22.4g；mgcl2：2.3g；mgso4：2.16g；cacl2：0.965g；kcl：0.63g；nahco3：0.181g；nabr：0.082g，之后定容至100ml。

(2)将4g球磨后花生壳粉末与步骤(1)配制的50ml的8倍浓缩海水进行混合搅拌过夜，搅拌后迅速加入液氮，置于冷冻干燥机中干燥24h；冷冻干燥后的样品置于管式炉中在100ml/min氮气氛围下以4℃/min升温至800℃，在800℃保温2h，然后自然降至室温，得到碳化产物。得到的碳化产物使用稀盐酸和蒸馏水过滤清洗多次，直至滤液ph约为6.5，然后置于烘箱中80℃干燥10h，制得目标生物质基功能活性炭。

碘吸附值是衡量活性炭质量优劣的一个重要指标，碘吸附值越高，活性炭质量越好。本实施例生物质基功能活性炭的碘吸附值的测定参考国标《gb/t12496.8-2015木质活性炭试验方法碘吸附值的测定》，测定的碘吸附值为802mg/g。说明本发明方法制备的生物质基功能活性炭是一个很有应用前景的吸附材料用在环境修复领域，去除环境污染物，如重金属、燃料和有机物等。

本实施例首次清洗生物质基功能活性炭的废液，参考氯碱工业，通过电解首次洗涤废液制取naoh、cl2和h2再进一步生产一系列的化工产品的工业，达到循环经济的目的。

实施例8

本实施例的一种利用浓缩海水辅助制备生物质基功能活性炭材料的方法，具体包括如下步骤：

(1)将经过蒸馏水清洗多次后的蝉蜕置于60℃烘箱中干燥12h，之后使用球磨机350rmp球磨2h，待用。

(2)配比100ml的8倍浓缩海水：分别添加质量为nacl：21.4g；mgcl2：2.7g；mgso4：2.43g；cacl2：0.922g；kcl：0.636g；nahco3：0.161g；nabr：0.076g，之后定容至100ml。

(3)将1g球磨后的蝉蜕与步骤(2)配制的50ml8倍浓缩海水混合，常温下搅拌2h，然后加入液氮冷冻干燥24h，100ml/min氮气氛围下以5℃/min升温至800℃，在800℃保温2h，然后自然降至室温，得到碳化产物。得到的碳化产物使用1mol/lhcl搅拌过夜，然后用大量蒸馏水清洗多次直至ph约为7，60℃真空烘干10h得目标生物质基功能活性炭材料。

取5mg本实施例上述制得的生物质基功能活性炭材料(用作催化剂)、50ul的5wt％的nafion溶液与1ml的乙醇混合，超声处理后将20ul的浆料滴在玻碳电极表面，自然干燥形成均匀的催化剂层。将玻碳电极、银/氯化银和铂片分别作为工作电极、参比电极和对电极组装成三电极体系，银/氯化银电极转化为相对于可逆氢电极(rhe)，在0.1mol/lkoh电解液中测试电化学性能。

将步骤(3)首次洗涤碳化产物的废液，参考结合侯氏制碱法，经浓缩后通入co2、nh3气体，用于制备纯碱和氯化铵，从而实现高效地回收利用。

附图4a为本实施例中所制备的生物质基功能活性炭的在0.1mol/lkoh电解液中饱和氧条件下测得50mv/s的循环伏安图，从图中可以看出明显的阴极还原峰，说明了此材料的有较强的氧还原能力，可作为燃料电池和金属空气电池的阴极催化剂。附图4b为本实施例中所制备的生物质基功能活性炭的在0.1mol/lkoh电解液中饱和氧条件下不同转速下测试线性扫描伏安图，计算出电子转移数为3.9，该材料表现出良好的氧还原催化性能。