基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法及应用

本发明属于废弃菌棒回收处理，具体涉及基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法及应用。

背景技术：

1、菌棒主要由木屑、秸秆、棉籽壳、稻壳等农林废弃物组成，富含木质素、半纤维素、纤维素和蛋白质等成分。具体的，在食用菌生长的过程中以消耗菌棒内的半纤维素为主，而当食用菌子实体收获后所遗留下的废弃栽培基质即为废弃菌棒。

2、目前，我国是食用菌生产和消费最多的国家，在食用菌生产和使用过程中产生的废弃菌棒数量高达数百万吨，且这些废弃菌棒中剩余有大量的木质素和纤维素，若直接丢弃或焚烧，不仅对生态环境造成破坏，还会造成生物质资源的浪费。

3、生物炭又称生物质炭，是指废弃生物质如农作物废弃物、城市垃圾以及动物粪便等在缺氧或微氧条件下，高温热解制备的一类富含碳素的高度芳香化固体产物，因其具有来源广、比表面积大、孔隙发达等特点被广泛应用于农业、环境、养殖及能源等方面。尽管生物炭具有很多优点，但仍存在不足之处，如生物炭制备过程中，由于原材料本身特点及热解过程中所产生的一些副产物，导致传统制备方式所得到的生物炭的比表面积较小、且表面官能团的数目和种类较少。

4、综上可知，本发明综合提出一种以废弃菌棒为原料制备具有表面积较大、官能团丰富的生物炭的制备方法是十分必要的，并且目前国内外以废弃菌棒为原材料制备生物炭的研究少有文献涉及。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法及应用。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，包括：

4、将粉碎后的废弃菌棒置于炭化炉中，氮气保护下恒温炭化1～3h，且恒温炭化温度为400～800℃；

5、将炭化炉内收集的炭化固体物置于koh或者kmno4改性溶液中浸渍改性。

6、优选的，粉碎废弃菌棒的步骤包括：将自然风干的废弃菌棒粉碎至70目以下，过筛后于105℃的温度下烘干24h。

7、优选的，所述恒温炭化为：氮气保护下，所述炭化炉以10℃/min的升温速率升温至400～800℃，然后保温1～3h。

8、优选的，所述koh改性溶液的浓度为2mol/l。

9、优选的，将炭化固体物置于koh改性溶液中浸渍改性的步骤包括：向每500ml的koh改性溶液中混入2～8g所述炭化固体物，常温搅拌4h，去除悬浊液，过滤得到改性生物炭。

10、优选的，将炭化固体物置于kmno4改性溶液中浸渍改性的步骤包括：配制质量分数为2％的kmno4改性溶液；向每40ml的kmno4改性溶液中混入2～8g所述炭化固体物，升温搅拌30min，去除悬浊液，冷却过滤得到改性生物炭。

11、优选的，所述升温搅拌时加热升温至所述kmno4改性溶液沸腾。

12、优选的，通过所述浸渍改性得到改性生物炭，且使用去离子水洗涤所述改性生物炭3～4次。

13、作为一个总的发明构思，本发明还提供了上述基于废弃菌棒所制备得到的改性生物炭在金属离子吸附中的应用。其中，所述金属离子包括cu2+、ni2+、zn2+、co2+。

14、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

15、本发明的方法通过粉碎、热解、改性浸渍等步骤制备得到比表面积大、官能团丰富的改性生物炭，步骤简单、成本低，能够有效实现废弃菌棒的二次回收利用，并且其改性生物炭还能够有效吸附水中的cu2+、ni2+、zn2+、co2+等金属离子，以此为水中重金属污染提供新的处理材料。

技术特征：

1.一种基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于，粉碎废弃菌棒的步骤包括：将自然风干的废弃菌棒粉碎至70目以下，过筛后于105℃的温度下烘干24h。

3.根据权利要求1所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于，所述恒温炭化为：氮气保护下，所述炭化炉以10℃/min的升温速率升温至400～800℃，然后保温1～3h。

4.根据权利要求1所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于：所述koh改性溶液的浓度为2mol/l。

5.根据权利要求4所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于，将炭化固体物置于koh改性溶液中浸渍改性的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于，将炭化固体物置于kmno4改性溶液中浸渍改性的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于：所述升温搅拌时加热升温至所述kmno4改性溶液沸腾。

8.根据权利要求5或6所述的基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法，其特征在于：还包括使用去离子水洗涤所述改性生物炭3～4次。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的方法所制备得出的改性生物炭在金属离子吸附中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述金属离子包括cu2+、ni2+、zn2+、co2+。

技术总结
本发明属于废弃菌棒回收处理技术领域，公开了一种基于废弃菌棒制备改性生物炭的方法及应用，其中所述方法包括将粉碎后的废弃菌棒置于炭化炉中，氮气保护下恒温炭化1～3h，且恒温炭化温度为400～800℃；将炭化炉内收集的炭化固体物置于KOH或者KMnO<subgt;4</subgt;改性溶液中浸渍改性，得到改性生物炭。所述应用指所述改性生物炭在金属离子吸附中的应用。综上可知，本发明的方法通过粉碎、热解、改性浸渍等步骤制备得到比表面积大、官能团丰富的改性生物炭，步骤简单、成本低，能够有效实现废弃菌棒的二次回收利用，并且其改性生物炭还能够有效吸附水中的Cu<supgt;2+</supgt;、N i<supgt;2+</supgt;、Zn<supgt;2+</supgt;、Co<supgt;2+</supgt;等金属离子，以此为水中重金属污染提供新的处理材料。

技术研发人员：吴珍,吴永丽,鞠丽颖,张弦,郭猛,鲍佳乐
受保护的技术使用者：鄂尔多斯应用技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16