一种基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法

本发明涉及水中微塑料去除，特别是一种基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法。

背景技术：

1、美国国家海洋和大气管理局在对微塑料进行定义时，将颗粒粒径界定为小于5 mm的塑料碎片或塑料颗粒，目前大多数的微塑料相关研究均采用该标准。尺寸小、比表面积大、疏水性强的特性会使微塑料对水环境产生较大影响。

2、目前微塑料的去除主要采用物理去除技术、化学去除技术、生物去除技术、联用技术4大类。吸附法是最常见且应用范围最广的处理方法，利用吸附材料的三维孔隙结构和表面官能团与污染物相互作用而达到去除污染物的目的。

3、生物炭由生物质在低氧或缺氧的情况下，通过高温热解得到的富炭材料。生物炭具有比表面积高、孔隙结构发达、稳定性好、吸附能力强等特点，而被广泛应用于水质改良、环境修复、废弃物管理等方面。生物炭的原料来源广泛，工农业废弃物如秸秆、果核果壳、动物粪便、污泥等都可用作原料，不同原料和制备温度所制备的生物炭的表面性质和孔隙结构等性质存在很大的差异，而这些性质是影响生物炭吸附性能的控制因素。

4、浸渍-热解法是目前实验室常用的制备方法之一。在铁、钴等过渡金属盐磁性前驱体溶液中，将生物质或预处理的生物炭浸泡经搅拌和过滤干燥后，在限氧条件下放入管式炉或马弗炉中热解，或者生物质在浸渍前热解成生物炭，浸渍干燥后再热解，冷却后干燥获得磁性生物炭。芒果年产量高，芒果核占了芒果总重的20%-60%，每年会有大量的芒果核、芒果皮废弃物产生，不及时合理的处理，会造成环境污染。但目前还未报道过用废弃芒果核、芒果皮混合物制备生物炭，并将混合物生物炭用于富营养化河流的处理。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有的去除河流中微塑料的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明所要解决的问题在于现有技术中无法将芒果核和芒果皮制成生物炭用来去除河流中微塑料，本发明能将芒果皮盒芒果核回收利用以去除微塑料，减小环境污染。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法，其包括以下步骤，

5、s1将芒果核、芒果皮预处理得到芒果混合物粉末；

6、s2对芒果混合物粉末进行磁化处理；

7、s3将磁化后的芒果混合物粉末热解、冷却；

8、s4对冲洗制备的样品依次进行过滤、调节ph值、烘干至恒重、球磨，得到磁性生物炭；

9、s5在浮球内放入制备得到的磁性生物炭，将若干浮球放入微塑料去除装置的微塑料去除壳体顶部的浮球放置组件内。

10、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：步骤s1中的预处理步骤为，

11、将芒果核、芒果皮混合物等比例混合，用去离子水洗涤3次以去除杂质，在烘箱中60 ℃下干燥8 h，用粉碎机粉碎处理，粉碎后的粉末通过100目筛。

12、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：步骤s2中的磁化处理步骤为，

13、将预处理后的芒果混合物粉末加入feso4·7h2o溶液中，芒果生物质粉末与去离子水混合后与feso4·7h2o溶液按照体积比为3:1再次混合，在恒温振荡器中室温浸泡16 h后于室温25 ℃后用磁力搅拌器搅拌成糊状物，在600 rpm下剧烈搅拌1.5 h，过滤后放入70℃烘箱中干燥12 h，再次研磨成粉末并通过80目筛。

14、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：步骤s3中的热解步骤为，

15、将磁化处理后的生物炭于密闭管式炉中，通入流速为0.5 l/min的惰性气体n2，在700～900℃条件下热解1.5 h，加热速率为5 ℃/h，后用石英棉密封反应器出口以保温，自然冷却至室温后取出。

16、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：步骤s4具体为，

17、用去离子水冲洗热解后的生物炭3次，加naoh溶液调节ph值至11，在烘箱中60℃烘干至恒重，采用球磨法将生物质粉末粉碎成较小的颗粒，在球磨机中用300 g球以400 r/min研磨90 min，每研磨10min暂停20min，去除球，并通过80目筛，得到磁性生物炭。

18、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：所述浮球放置组件包括滤框，所述滤框具有朝上的容纳口，滤框的容纳口内排布有若干一一紧挨在一起的具有朝上开口的用于放置浮球的容纳滤网，所述容纳滤网的左右两端开有导向孔，容纳滤网上的两个导向孔为一对导向孔，微塑料去除壳体顶部排布有若干组和若干对导向孔一一对应的导向连接柱，容纳滤网经一对导向孔插接在对应组导向连接柱上，容纳滤网上侧设有挡板，挡板上开有两个和一组导向连接柱对应的插孔，挡板经插孔插接在对应的导向连接柱上，挡板上侧的导向连接柱外周具有外螺纹，使用螺母螺纹连接到导向连接柱上，螺母将挡板压紧在容纳滤网上侧。

19、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：所述微塑料去除壳体内还设有吸附组件，吸附组件包括在左右方向上间隔设置的三个吸附层，吸附层在前后方向上的两端分别固定有前连接座和后连接座，前连接座的前端和后连接座的后端在高度方向上的两端均连接有移动轮，微塑料去除壳体前后两端的内壁均开有两个在高度方向上间隔设置的第一滚动沉槽，第一滚动沉槽从左往右向上倾斜，第一滚动沉槽上端的微塑料去除壳体内壁上开有从左往右向下倾斜的第二滚动沉槽，中间的前连接座上的移动轮能沿着第一滚动沉槽向下移动，最右边的前连接座上的移动轮能沿着第二滚动沉槽向上移动，当中间的前连接座上的移动轮沿着第一滚动沉槽向下移动时，最右边的前连接座上的移动轮同步沿着第二滚动沉槽向上移动。

20、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：所述微塑料去除壳体的前端开有第一安装口和第二安装口，第一安装口在第二安装口的左方，第一安装口处的微塑料去除壳体上连接有左盖板，第二安装口处的微塑料去除壳体上连接有右盖板，左盖板能和最左边的前连接座连接，右盖板能和最右边的前连接座连接，所述微塑料去除壳体前端内壁朝后的一端开有移动沉槽，微塑料去除壳体刚好经移动沉槽滑动连接有水平滑板，所述水平滑板的左部和右部分别开有连接沉槽，水平滑板的连接沉槽处连接有活动连接单元，两个活动连接单元分别和右边的两个前连接座连接；右盖板的后端开有和水平滑板对应的插接沉槽，初始状态下，水平滑板的右部刚好经插接沉槽插接在右盖板上，水平滑板的右侧抵触在右盖板上。

21、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：还包括能使右边的两个吸附层同步向右移动且能脱离前连接座的同步移动组件，所述同步移动组件包括在微塑料去除壳体前侧且和水平横板铰接的推拉杆，所述微塑料去除壳体上开有能让推拉杆左右移动的活动口，所述推拉杆远离水平滑板的一端铰接有中间杆，所述中间杆上开有滑槽，微塑料去除壳体前端滑动连接有能左右移动的移动杆，所述移动杆的左端经滑槽滑动连接在中间杆上，移动杆右端的后侧固定有抵触部，所述活动连接单元包括滑动连接在水平滑板且只能前后移动的限位块，限位块前端和水平滑板间连接有第一限位弹簧，前连接座朝前一端的中心开有安装沉槽，初始状态下，限位块前端在连接沉槽内，限位块后端在对应的安装沉槽内，限位块后端所在端面为分离倾斜面，分离倾斜面的右端在连接沉槽内，分离倾斜面从左往右向前倾斜，水平横板带动两个限位块向左移动时，两个限位块同时带动右边的两个前连接座左移；当水平横板右移时，水平横板带动两个限位块向右移动，限位块在对应分离倾斜面和第一限位弹簧的作用下离开安装沉槽被完全压进连接沉槽内，限位块离开前连接座。

22、作为本发明所述基于磁性生物炭去除河流中微塑料的方法的一种优选方案，其中：所述移动轮上连接有能前后移动的限位轴，所述限位轴的后端在移动轮内，限位轴后端和前连接座间连接有第二限位弹簧，所述左盖板朝后的一端开有两个分别和限位轴一一对应的插孔，右盖板朝后的一端也开有两个分别和限位轴一一对应的插孔，初始状态下，左右两端的两个前连接座上的限位轴前端分别经插孔插接在左盖板和右盖板上；右盖板向前拉出时和抵触部接触后经移动杆带动水平横板左移，水平横板经限位块使限位轴朝着远离插孔的方向移动。

23、本发明有益效果为：制备的磁性生物炭去除微塑料的效果好，将若干装有磁性生物炭的浮球放入各个容纳滤网内，通过挡板将容纳滤网相对滤框固定，若干浮球经容纳滤网均匀隔开，浮球不会聚拢在一起，提高微塑料去除壳体所在区域微塑料去除的均匀性；滤框下方的微塑料去除壳体内设置若干吸附层吸附微塑料，河水从左往右流动，依次经过各个吸附层吸附微塑料，去除水中微塑料，最左端的吸附层被污染的情况最严重，需要更换吸附层时，每次只需取下最左端的吸附层，右边的两个吸附层左移一个吸附位，新的吸附层换到最右端的吸附位即可，节约去除微塑料的成本。