一种石油类有机污染物生物碳质吸附剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种新型高效经济的石油类有机污染物生物碳质吸附剂及其制备方法和应用。其制备方法包括：(1)将去除穗和叶的玉米秸秆干燥后粉碎；(2)将玉米秸秆粉末置于坩埚中，密封后放入马弗炉中，在700～800℃下进行加热炭化6～6.5h，等待仪器冷却至室温后将坩埚取出，获得炭化产物；(3)将制得的炭化产物用0.98～1.02mol/L的HCl溶液浸泡12～13h以便去除灰分，再用去离子水洗至中性，烘干后即得生物碳质吸附剂。该方法原料资源相当丰富，价格便宜，产品对石油类有机污染物吸附效果明显，这对污染土壤的修复和缓解地下水污染都具有重要的意义。
【专利说明】一种石油类有机污染物生物碳质吸附剂及其制备方法和应 用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种石油类有机污染物吸附剂，具体涉及一种生物碳质吸附剂及其 制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 在石油开采和运输过程中，由于地下储油罐的泄漏、污水和输油管道的破裂渗漏 等原因，造成大量原油组分进入包气带土壤，对地下水系统的安全造成极大的威胁。
[0003] 苯系物（BTEX)和甲基叔丁基醚（Methyl tert-Butyl Ether，MTBE)都属于石油类 有机污染物。苯具有挥发性、高毒性，它可能刺激人体的皮肤、眼睛，对神经系统、免疫系统 及肠胃造成损害。甲基叔丁基醚作为我国汽油中一种常用的添加剂，可以促进汽油的完全 燃烧。它水溶性较大，既不易分解也不易被土壤颗粒吸附，对地下水污染具有一定的风险。 此外，它还具有半挥发性，有少量气味，会导致水质恶臭，可引起恶心、眼睛疼、出现疱疹等 反应，是一种潜在的致癌物质。
[0004] 生物碳质是生物质在限氧条件下不完全燃烧产生的含碳物质，具有结构稳定、多 孔且比表面积大、对有机化合物具有较大的吸附容量和强度等特点。并且其主要来自于农 作物的燃烧，来源较为广泛。生物碳质可作为一种新型的经济高效吸附剂，而生物质的种类 以及碳化条件都影响着生物碳质的吸附性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种新型高效经济的石油类有机污染物生物碳质吸附剂 及其制备方法和应用。为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
[0006] -种石油类有机污染物生物碳质吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0007] (1)将去除穗和叶的玉米秸杆干燥后粉碎；
[0008] (2)将步骤（1)制备的玉米秸杆粉末置于坩埚中，密封后放入马弗炉中，在700? 800°C下进行加热炭化6?6. 5h h，等待仪器冷却至室温后将坩埚取出，获得炭化产物；
[0009] (3)将制得的炭化产物用0· 98?1. 02mol/L的HC1溶液浸泡12?13h以便去除 灰分，再用去离子水洗至中性，烘干后即得生物碳质吸附剂。
[0010] 如上所述的制备方法，优选地，所述步骤（1)的干燥步骤包括：将去除穗和叶的玉 米秸杆风干，然后置于烘箱中于95?105°C干燥10?15小时。
[0011] 如上所述的制备方法，优选地，所述步骤（1)玉米秸杆粉碎后的粒度小于40目。
[0012] 如上所述的制备方法，优选地，所述步骤（3)的烘干步骤包括：将HC1溶液处理并 洗涤后的炭化产物置于烘箱中于95?105°C干燥10?12小时。
[0013] 如上所述的制备方法，优选地，所述方法包括以下步骤：
[0014] (1)将去除穗和叶的玉米秸杆风干，置于烘箱中于105°c干燥14小时；随后粉碎成 粒度小于40目的粉末；
[0015] (2)将步骤（1)制备的的玉米秸杆粉末置于坩埚中，密封后放入马弗炉中，在 700°C下进行加热炭化6h，等待仪器冷却至室温后将坩埚取出，获得炭化产物；
[0016] (3)将制得的炭化产物用lmol/L的HC1溶液浸泡12h以便去除灰分，再用去离子 水洗至中性，置于烘箱中于105°C干燥12小时，即制得生物碳质吸附剂。
[0017] 另一方面，本发明提供一种生物碳质吸附剂，其是采用如上所述的方法制备的。
[0018] 又一方面，本发明提供如上所述的生物碳质吸附剂在吸附石油类有机污染物中的 应用。
[0019] 如上所述的应用，优选地，所述石油类有机污染物为苯系物和甲基叔丁基醚。
[0020] 本发明的有益效果在于，本发明采用玉米秸杆为原材料制备石油类有机污染物生 物碳质吸附剂。我国作为一个农业大国，农作物产量大，因此秸杆资源相当丰富，价格便宜， 是一种典型的资源节约型、环境友好型吸附材料。本发明制备的生物碳质吸附剂对具有代 表性的有机污染物苯系物（BTEX)和常用石油添加剂甲基叔丁基醚（Methyl tert-Butyl Ether，MTBE)的吸附效果明显，这对污染土壤的修复和缓解地下水污染都具有重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为生物碳质对苯吸附数据的Freundlich模型拟合结果。
[0022] 图2为生物碳质对MTBE吸附数据的Freundlich模型拟合结果。
【具体实施方式】
[0023] 实施例1采用玉米秸杆制备生物碳质吸附剂
[0024] (1)玉米秸杆取白河北廊坊某农户家，去除穗和叶，风干2天，置于烘箱中于105°C 干燥14小时；随后粉碎成粒度小于40目的粉末。
[0025] (2)将7组玉米秸杆粉末分别置于坩埚中，密封后分别在马弗炉中加热炭化6h，温 度选取为200?800°C之间，每组间隔100°C，等待仪器冷却至室温后将坩埚取出，制备出7 个不同炭化温度下的生物碳质。
[0026] (3)将制得的炭化产物用lmol/L的HC1溶液浸泡12h以便去除灰分，再用去离子 水洗至中性，置于烘箱中于105°C干燥14小时，制备得到的玉米秸杆生物碳质记作MB200、 MB300、MB400、MB500、MB600、MB700 和 MB800,置于棕色瓶中。
[0027] (4)将制得的玉米秸杆生物碳质分别进行比表面积及孔径分析，如表1所示，结果 表明在200-800°C炭化温度范围内，玉米秸杆生物碳质的比表面积、微孔面积、总孔体积和 微孔体积都是不断增加的，吸附的能力也逐渐增强。
[0028] 表1玉米秸杆和生物碳质的比表面积和孔体积变化情况
[0029]
【权利要求】
1. 一种石油类有机污染物生物碳质吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下 步骤： (1) 将去除穗和叶的玉米秸杆干燥后粉碎； (2) 将步骤（1)制备的玉米秸杆粉末置于坩埚中，密封后放入马弗炉中，在700? 800°C下进行加热炭化6?6. 5h，等待仪器冷却至室温后将坩埚取出，获得炭化产物； (3) 将制得的炭化产物用0. 98?1. 02mol/L的HC1溶液浸泡12?13h以便去除灰分， 再用去离子水洗至中性，烘干后即得生物碳质吸附剂。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)的干燥步骤包括：将去除 穗和叶的玉米秸杆风干，然后置于烘箱中于95?105°C干燥10?15小时。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)玉米秸杆粉碎后的粒度小 于40目。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤⑶的烘干步骤包括：将HC1 溶液处理并洗涤后的炭化产物置于烘箱中于95?105°C干燥10?12小时。
5. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： (1) 将去除穗和叶的玉米秸杆风干，置于烘箱中于105°C干燥14小时；随后粉碎成粒度 小于40目的粉末； (2) 将步骤（1)制备的的玉米秸杆粉末置于坩埚中，密封后放入马弗炉中，在700°C下 进行加热炭化6h，等待仪器冷却至室温后将坩埚取出，获得炭化产物； (3) 将制得的炭化产物用lmol/L的HC1溶液浸泡12h以便去除灰分，再用去离子水洗 至中性，置于烘箱中于105°C干燥12小时，即制得生物碳质吸附剂。
6. -种生物碳质吸附剂，其特征在于，其是采用如权利要求1-5中任一项所述的方法 制备的。
7. 如权利要求6所述的生物碳质吸附剂在吸附石油类有机污染物中的应用。
8. 如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述石油类有机污染物为苯系物和甲基叔 丁基醚。
【文档编号】C10G25/00GK104084124SQ201410273374
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】毕二平, 肖丽微, 李峰 申请人:中国地质大学（北京）