， 其对重金属铅离子和镉离子溶液的吸附效果较好，去除率均大于68%，对铅离子的吸附量 均大于220mg/g，对锦离子的吸附量均大于117mg/g。
[0076] 而对比例1~6中所采用的原料和工艺参数的比例不在本发明所述的比例范围之 内，因此对重金属铅离子和镉离子溶液的吸附效果较差，去除率均小于68%，对铅离子的吸 附量均小于216mg/g，对锦离子的吸附量均小于114mg/g。
[0077] 对比例1和对比例2与实施例3相比，对比例1中棉花秸杆在碳化前没有进行氯 化锌溶液的浸渍处理，在高温煅烧时棉花秸杆不能依靠氯化锌形成微孔，而实施例3中浸 渍后氯化锌进入到棉花秸杆中以使棉花秸杆在高温下煅烧得到大量的微孔，这有利于吸附 重金属离子。对比例2中秸杆碳化后没有与3-巯丙基三乙氧基硅烷进行反应，在生物碳上 没有引入吸附基团，因此与实施例3相比，其吸附效果较差。
[0078] 对比例3和对比例4与实施例2相比，对比例3中氯化锌溶液的质量分数低于本发 明所述的范围，得到的吸附剂的吸附效果差，这是因为氯化锌的含量低，不能在煅烧时形成 大量的微孔，导致吸附效果差，对比例4中氯化锌溶液的质量分数高于本发明所述的范围， 得到的吸附剂的吸附效果差，这是因为氯化锌过量，可能导致形成的过量的微孔，相邻的微 孔结合在一起组成的直径较大的微孔，这样不利于重金属的吸附。
[0079] 对比例5和对比例6与实施例5相比，对比例5中3-巯丙基三乙氧基硅烷的用量 低于本发明所述的范围，得到的吸附剂的吸附效果差，这是因为3-巯丙基三乙氧基硅烷的 用量低，导致生物碳上引入的吸附基团含量低，所以吸附效果差，对比例6中3-巯丙基三乙 氧基硅烷的用量高于本发明所述的范围，得到的吸附剂的吸附效果差，这是因为3-巯丙基 三乙氧基硅烷的用量过高，可能导致生物碳表面大量微孔消失，这样不利于重金属的吸附。
[0080] 实施例6和实施例7中在棉花秸杆碳化完成后进行了碱性溶液的处理过程，得到 的吸附剂的吸附效果明显好于其他实施例采用的方法，说明碱性溶液处理增加了生物碳的 活性，有利于与3-巯丙基三乙氧基硅烷的反应，同时增加了生物碳的成孔率，提高了生物 碳的吸附效果。
[0081] 可见，本发明中采用的原料按所述比例，并且在吸附材料的制备工艺过程中，各个 参数在所述的范围内，制备的吸附材料对重金属离子的吸附性能较好。
[0082] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1. 一种基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： 步骤一、取棉花秸杆用超纯水清洗5~10次，然后将棉花秸杆浸渍在质量分数为20~ 50%的ZnCl2溶液中，常温下搅拌浸渍10~15h，然后将浸渍完成的棉花秸杆在50~70°C 下烘干； 步骤二、取步骤一中烘干的棉花秸杆放入管式电炉中，通氮气保护，以l〇°C /min的速 率升温至600~850°C，然后保温煅烧1~3h，将煅烧后的产物研磨成粉体，在水热反应釜 中加入0. 5~1重量份粉体和30~50重量份超纯水，搅拌8~12h至完全溶胀，然后加热 至150~200°C，反应10~15h，将反应产物离心干燥，得到生物碳材料； 步骤三、用体积分数为6~10%的醋酸溶液调节乙醇水溶液的pH至3~4,将3-巯丙 基三乙氧基硅烷加入已调pH的乙醇水溶液中震荡1~3h，得到改性液；将步骤二得到的生 物碳材料加入所述改性液中，震荡1~3h，过滤，得到的固体在45~65°C下烘干，然后用体 积比为1:1~3的乙醇-水溶液洗涤固体5~10次，在40~60°C下干燥12~24h，即得 到多孔生物碳重金属吸附材料。2. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述步骤一中棉花稻杆的直径选用0. 3~0. 5cm，使用前裁剪成长度为2~5cm的 棒条。3. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述步骤一中的搅拌速度为300~500r/min ;所述步骤三中震荡的速度为500~ 1000r/min〇4. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述步骤一中211(：12溶液可由KOH溶液替代。5. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述管式电炉可由微波管式炉替代。6. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述步骤三中体积分数为6~10%的醋酸溶液可由体积分数为6~8%的盐酸、硫 酸和硝酸溶液替代。7. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述步骤三中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1 :2~3。8. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷的加入量为所述乙醇水溶液总体积的1. 5~3%。9. 如权利要求8所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其特 征在于，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷可由3-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种替代。10. 如权利要求1所述的基于棉花秸杆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，其 特征在于，所述步骤二和步骤三之间，还包括碱性溶液处理步骤：将步骤二得到的生物碳材 料浸渍在体积比为1:2的氢氧化钠和尿素溶液中，搅拌12~24小时，得到碱性溶液处理的 生物碳材料；所述氢氧化钠的浓度为1~3mol/L，所述尿素溶液的浓度为1~3mol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种基于棉花秸秆的多孔生物碳重金属吸附材料的制备方法，包括步骤：(1)将棉花秸秆ZnCl2溶液中搅拌浸渍一定时间后烘干；(2)取烘干的棉花秸秆放入管式电炉中，高温煅烧，将煅烧后的产物研磨成粉体，在水热反应釜中加入粉体和超纯水，搅拌至完全溶胀，然后加热反应，将反应产物离心干燥，得到生物碳材料；(3)用醋酸溶液调节乙醇水溶液的pH，将3-巯丙基三乙氧基硅烷加入乙醇水溶液中震荡，得到改性液；将生物碳材料加入所述改性液中，震荡，过滤，得到的固体烘干，用乙醇水溶液洗涤固体，烘干得到多孔生物碳重金属吸附材料。本发明的吸附材料制法简单，易操作，且呈多孔蜂窝状，比表面积大，对重金属的吸附性能高，具有经济价值和环保意义。
【IPC分类】B01J20/30, B01J20/22, C02F1/62, B01J20/28, C02F1/28
【公开号】CN104941589
【申请号】CN201510328520
【发明人】张红平, 陈盼盼, 罗学刚, 周建, 张亚萍, 刘焕德, 罗仙平
【申请人】西部矿业股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月15日