申请日2018.11.30
公开(公告)日2019.01.25
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/30
摘要
本发明公开一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭、制备方法及其在去除洗涤废水中LAS的应用，本发明采用加拿大一枝黄花茎秆作为生物炭的原材料能有效地利用农业废弃物，有效推动外来入侵物种加拿大一枝黄花的防治，化害为利，且利用本发明方法制备的生物炭具有较强的吸附能力，工艺环保简单、制备成本低。本发明制备工艺简单，应用于洗涤废水中LAS的去除吸附率高。
权利要求书
1.一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)加拿大一枝黄花预处理：去除中晚期加拿大一枝黄花的枝叶，只保留茎秆部分，用自来水清洗后置于烘箱内烘干至恒重，再粉碎过100目筛，得加拿大一枝黄花茎秆粉末;
(2)炭化：将步骤(1)所得的加拿大一枝黄花茎秆粉末置于马弗炉内，先以100℃的温度保持1h，再均速升温至碳化温度，开始碳化，碳化完毕后待马弗炉内冷却至室温，取出，在酸中浸泡，过滤，用蒸馏水清洗至中性，再过滤烘干至恒重，研磨过100目筛后装袋备用，即得所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭。
2.根据权利要求1所述一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述烘干温度为55-65℃，烘干时间8-12h。
3.根据权利要求1所述一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述升温碳化升温速率10℃/min，碳化温度400-650℃，碳化时间2h。
4.根据权利要求1所述一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酸为HCl，浓度为0.1mol/L，浸泡时间为6h。
5.一种权利要求1-4中任一项所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法制得的加拿大一枝黄花茎秆生物炭。
6.一种权利要求5所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭在去除洗涤废水中LAS的应用。
7.根据权利要求6所述的利用加拿大一枝黄花茎秆生物炭去除洗涤废水中LAS的应用，其特征在于，包含以下步骤：
在含LAS的水溶液中加入所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭，于摇床中震荡，震荡完毕后过滤即可。
8.根据权利要求7所述的利用加拿大一枝黄花茎秆生物炭去除洗涤废水中LAS的应用，其特征在于，所述含LAS的水溶液浓度为2-100mg/L。
9.根据权利要求7所述的利用加拿大一枝黄花茎秆生物炭去除洗涤废水中LAS的应用，其特征在于，所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭和所述含LAS的水溶液的固液比为：0.5-10g/L。
10.根据权利要求7所述的利用加拿大一枝黄花茎秆生物炭去除洗涤废水中LAS的应用，其特征在于，所述震荡时间为0.5-9h，震荡时温度为28℃，震荡速度为180r/min。
说明书
一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭、制备方法及其在去除洗涤废水中LAS的应用
技术领域
本发明涉及生物碳领域，特别是涉及一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭、制备方法及其在去除洗涤废水中LAS的应用。
背景技术
直链烷基苯磺酸钠(linear-AlkylbenzenesulfonicAcid,LAS),它作为一种阴离子型表面活性剂，是合成洗涤剂的主要成分，目前在国内外已得到广泛应用。一般的洗涤产品中表面活性剂约占20%，甚至更高，其中LAS的含量可达到600mg/L，每天通过日用品、食物、餐具等残留进入人体的量可达10mg 以上。研究表明LAS具有微毒性，在少量情况下不会对人体及环境造成危害，但过量时就会导致不同程度的危害。例如过量的LAS可溶解微生物和无脊椎动物的生物膜，影响酶的活性，破坏蛋白质结构，危害人类和生物的健康。随着大量的阴离子表面活性剂LAS的使用，也带来了一系列的环境污染问题，未经处理的LAS废水直接投入到水中形成泡沫，并在水中不断积累会影响到水环境安全。
目前处理废水中LAS的方法可简单的分为物理法、化学法、生物法，由于这些方法中存在设备投入大、运行费用高、LAS处理浓度低及带来二次污染等问题，因此寻求低廉环保，对高浓度LAS去除率高的方法十分必要。
生物炭是由生物质在缺氧或含氧量低的情况下，经过高温热解(<700℃) 制得。生物炭具有比表面积高、孔隙结构发达、吸附能力强、环境稳定性高等特点，目前作为环境友好型材料被广泛应用于土壤改良、环境污染修复、固碳减排、作物增产等方面。制备生物炭的原材料来源广泛，如木材、果壳、秸秆、污泥、动物粪便等。采用这些材料制得的生物炭应用于废水中有机污染物和重金属的吸附去除都取得了较好的成效。
加拿大一枝黄花是一种危害极大的外来入侵植物，主要生长在河滩、沟渠、田埂、农田荒地及园林绿化带上，具有极强的生长繁殖能力，与周围植物争夺阳光、肥料，能分泌一种物质抑制其它植物生长，严重破坏入侵地的生态系统。目前在我国江西、湖南等许多地方成片暴发了外来入侵植物加拿大一枝黄花，当地人将其割除随意丢弃或是直接焚烧会产生环境污染、导致二次危害，而将加拿大一枝黄花用于制备生物炭并应用于废水中高浓度LAS的吸附去除主要原因：首先，对中晚期加拿大一枝黄花的防除只有人工、机械割除才有效;其次，中晚期加拿大一枝黄花茎秆纤维素的含量为45.55%，高于玉米秸秆(纤维素的含量为32%)等其它制备生物炭的原材料;第三，符合国家加快推进生态文明建设精神，能有效的利用农业废弃物、化害为利、保护环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭、制备方法及其在去除洗涤废水中LAS的应用，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法，包括以下步骤，
(1)加拿大一枝黄花预处理：去除中晚期加拿大一枝黄花的枝叶，只保留茎秆部分，用自来水清洗后置于烘箱内烘干至恒重，再粉碎过100目筛，得加拿大一枝黄花茎秆粉末;
(2)炭化：将步骤(1)所得的加拿大一枝黄花茎秆粉末置于马弗炉内，先以 100℃的温度保持1h，再均速升温至碳化温度，开始碳化，碳化完毕后待马弗炉内冷却至室温，取出，在酸中浸泡，过滤，用蒸馏水清洗至中性，再过滤烘干至恒重，研磨过100目筛后装袋备用，即得所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭。
进一步地，在步骤(1)中，所述烘干温度为55-65℃，烘干时间8-12h。
进一步地，在步骤(2)中，所述升温碳化升温速率10℃/min，碳化温度 400-650℃，碳化时间2h。
进一步地，在步骤(2)中，所述酸为HCl，浓度为0.1mol/L，浸泡时间为 6h。在低浓度的HCl溶液中浸泡可清洗生物炭表面杂质，但HCl溶液的浓度不宜太高，否则会与吸附质争夺吸附位，导致吸附率下降。
本发明还提供一种上述加拿大一枝黄花茎秆生物炭的制备方法制得的加拿大一枝黄花茎秆生物炭。
本发明还提供一种上述加拿大一枝黄花茎秆生物炭在去除洗涤废水中 LAS的应用。
进一步地，所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭去除洗涤废水中LAS的应用，包含以下步骤：
在含LAS的水溶液中加入所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭，于摇床中震荡，震荡完毕后过滤即可。
进一步地，所述含LAS的水溶液浓度为2-100mg/L。
进一步地，所述加拿大一枝黄花茎秆生物炭和所述含LAS的水溶液的固液比为：0.5-10g/L。
进一步地，所述震荡时间为0.5-9h，震荡时温度为28℃，震荡速度为 180r/min。
本发明公开了以下技术效果：
1、本发明将采集回来的加拿大一枝黄花去除枝叶只保留茎秆，是因为加拿大一枝黄花茎秆部分粗壮，纤维素、半纤维素、木质素含量高。去其枝叶一是方便清洗，二是降低生物炭制备过程中的灰分含量，同时也为了保证制得的生物炭在结构组成上的一致性。
2、本发明步骤(2)中过滤烘干后再研磨过100目筛，是为了防止过滤后的生物炭聚积结块，降低生物炭的表面积而不利于生物炭的吸附。
3、本发明采用加拿大一枝黄花茎秆作为生物炭的原材料能有效地利用农业废弃物，有效推动外来入侵物种加拿大一枝黄花的防治，化害为利，且利用本发明方法制备的生物炭具有较强的吸附能力，工艺环保简单、制备成本低。
4、本发明将加拿大一枝黄花茎秆生物炭应用于废水中LAS的快速去除，采用本发明所述的去除方法对洗涤废水中LAS的去除效率高，成本低。
