技术领域
[0001] 本
发明涉及环境保护技术领域，且特别涉及基于农业废弃物的巯基改性生物炭及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，主要包括：农林业生产过程中产生的
植物残余类废弃物，畜牧渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物，农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。中国是世界上农业废弃物产出量最大的国家，每年大约产出40多亿吨。随着农业经济的不断发展，
农作物的产量随之提高，同时畜禽养殖数量也逐渐增加，使得农业废弃物种类和总量逐渐上升。
[0003] 目前的重金属
吸附剂很多，但是成本较高，效果参差不齐。生物炭是一类富
碳物质，是一种潜在的经济型重金属吸附剂。目前的农业废弃物制备生物炭的方法存在工艺复杂、不环保的缺点。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭的制备方法，该制备方法工艺简单，可控性强，易于工业化生产。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，吸附性能好，
稳定性好，吸附时间短。
[0006] 本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
[0007] 一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭的制备方法，包括：
[0008] 将农业废弃物原料在厌
氧或缺氧的条件下，经
过热解得到生物炭。
[0009] 将生物炭过50～70目筛，取第一
筛下物与浓
硝酸混合氧化得到氧化生物炭。
[0010] 将氧化生物炭过70～90目筛，取第二筛下物与含巯基化合物混合超声，再抽滤、烘干。
[0011] 一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，由上述基于农业废弃物的巯基改性生物炭的制备方法制作而成。
[0012] 本发明
实施例的基于农业废弃物的巯基改性生物炭及其制备方法和应用的有益效果是：
[0013] 本发明采用农业废弃物为原料，制备巯基改性生物炭，制备工艺简单，基于工业化生产，并且得到了吸附性能强的巯基改性生物炭，实现了农业废弃物资源化利用，实现了保护环境的目的，具有良好的社会效益和环境效益。该巯基改性生物炭与现有生物炭或类生物炭吸附剂相比，对重金属的吸附性能大大提高，具有较好的稳定性，吸附时间短，吸附后
解吸再生可以重复使用。
具体实施方式
[0014] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用
试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0015] 下面对本发明实施例的基于农业废弃物的巯基改性生物炭及其制备方法和应用进行具体说明。
[0016] 本发明实施例提供的一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭的制备方法，包括：
[0017] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和
研磨，使农业废弃物为颗粒状。在厌氧或缺氧、300～700℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。该产物为粗产物，为了得到颗粒均匀且易于加工的生物炭，将生物炭过50～70目筛，取筛下的生物炭为第一筛下物，备用。在本发明中，农业废弃物主要包括
水果皮、花生皮、废树叶等。
[0018] 取第一筛下物，加入浓硝酸，在40～70℃的条件下磁
力搅拌24～48h使浓硝酸氧化筛下的生物炭，将
混合液进行抽滤，水洗滤渣再烘干，得到氧化生物炭。在本发明中，抽滤、水洗以及烘干均采用本技术领域的通用工艺，本发明对其不做限定。根据实验研究得，第一筛下物与浓硝酸的
质量比为1:1～5时，充分反应，氧化均匀充分。
[0019] 为了得到颗粒均匀且性能较优的氧化生物炭，有助于与含巯基化合物的反应，将氧化生物炭过70～90目筛，取筛下的氧化生物炭为第二筛下物，保存备用。
[0020] 取第二筛下物在超声条件下分散在蒸馏水中，加入含巯基化合物混合超声0.5～2h，使氧化生物炭巯基化。对混合液进行抽滤，对滤渣进行水洗和烘干，得到巯基改性生物炭。根据实验研究得，第二筛下物与含巯基化合物的质量比为1:1～5，在该加量下，第二筛下物与含巯基化合物反应充分、稳定、迅速，基团数量更多。
[0021] 进一步地，在本发明较优的实施例中，含巯基化合物包括巯基乙酸、L-半胱
氨酸、二硫代氨基
甲酸盐、2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、乙硫醇以及硫代氨基甲酸乙酯中的至少一种。
[0022] 该方法采用农业废弃物为原料，制备巯基改性生物炭，制备工艺简单，基于工业化生产，并且得到了吸附性能强的巯基改性生物炭，实现了农业废弃物资源化利用，实现了保护环境的目的，具有良好的社会效益和环境效益。
[0023] 本发明提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，由上述基于农业废弃物的巯基改性生物炭的制备方法制作而成。该巯基改性生物炭与现有生物炭或类生物炭吸附剂相比，对重金属的吸附性能大大提高，具有较好的稳定性，吸附时间短，吸附后解吸再生可以重复使用。
[0024] 本发明提供的基于农业废弃物的巯基改性生物炭对重金属具有较强的吸附性能，可以用于环境保护方面，具有较好的效果。
[0025] 以下结合实施例对本，发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0026] 实施例1
[0027] 本实施例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0028] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在限氧和300℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过50目筛，取筛下的生物炭为第一筛下物。
[0029] 取第一筛下物，加入浓硝酸，在40℃的条件下磁力搅拌24h使浓硝酸氧化筛下的生物炭，将混合液进行抽滤，水洗滤渣再烘干，得到氧化生物炭。第一筛下物与浓硝酸的质量比为1:2。将氧化生物炭过70目筛，取筛下的氧化生物炭为第二筛下物，保存备用。
[0030] 取第二筛下物在超声条件下分散在蒸馏水中，加入巯基乙酸混合超声0.5h，使氧化生物炭巯基化。对混合液进行抽滤，对滤渣进行水洗和烘干，得到巯基改性生物炭。第二筛下物与巯基乙酸的质量比为1:1。
[0031] 实施例2
[0032] 本实施例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0033] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在限氧和700℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过70目筛，取筛下的生物炭为第一筛下物。
[0034] 取第一筛下物，加入浓硝酸，在70℃的条件下磁力搅拌48h使浓硝酸氧化筛下的生物炭，将混合液进行抽滤，水洗滤渣再烘干，得到氧化生物炭。第一筛下物与浓硝酸的质量比为1:5。将氧化生物炭过90目筛，取筛下的氧化生物炭为第二筛下物，保存备用。
[0035] 取第二筛下物在超声条件下分散在蒸馏水中，加入L-半胱氨酸混合超声2h，使氧化生物炭巯基化。对混合液进行抽滤，对滤渣进行水洗和烘干，得到巯基改性生物炭。第二筛下物与L-半胱氨酸的质量比为1:5。
[0036] 实施例3
[0037] 本实施例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0038] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在限氧和500℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过60目筛，取筛下的生物炭为第一筛下物。
[0039] 取第一筛下物，加入浓硝酸，在60℃的条件下磁力搅拌36h使浓硝酸氧化筛下的生物炭，将混合液进行抽滤，水洗滤渣再烘干，得到氧化生物炭。第一筛下物与浓硝酸的质量比为1:3。将氧化生物炭过80目筛，取筛下的氧化生物炭为第二筛下物，保存备用。
[0040] 取第二筛下物在超声条件下分散在蒸馏水中，加入二硫代氨基甲酸盐混合超声1.5h，使氧化生物炭巯基化。对混合液进行抽滤，对滤渣进行水洗和烘干，得到巯基改性生物炭。第二筛下物与二硫代氨基甲酸盐的质量比为1:3。
[0041] 实施例4
[0042] 本实施例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0043] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在限氧和500℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过70目筛，取筛下的生物炭为第一筛下物。
[0044] 取第一筛下物，加入浓硝酸，在60℃的条件下磁力搅拌38h使浓硝酸氧化筛下的生物炭，将混合液进行抽滤，水洗滤渣再烘干，得到氧化生物炭。第一筛下物与浓硝酸的质量比为1:2。将氧化生物炭过90目筛，取筛下的氧化生物炭为第二筛下物，保存备用。
[0045] 取第二筛下物在超声条件下分散在蒸馏水中，加入硫代氨基甲酸乙酯混合超声2h，使氧化生物炭巯基化。对混合液进行抽滤，对滤渣进行水洗和烘干，得到巯基改性生物炭。第二筛下物与硫代氨基甲酸乙酯的质量比为1:2。
[0046] 对比例1
[0047] 本对比例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0048] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在厌氧和300℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过50目筛，取筛下的生物炭。
[0049] 对比例2
[0050] 本对比例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0051] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在缺氧和700℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过70目筛，取筛下的生物炭。
[0052] 对比例3
[0053] 本对比例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0054] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在限氧和500℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过60目筛，取筛下的生物炭。
[0055] 对比例4
[0056] 本对比例提供了一种基于农业废弃物的巯基改性生物炭，主要由以下步骤制作而成：
[0057] 取适量的农业废弃物，对其进行打碎、烘干和研磨，使农业废弃物为颗粒状。在限氧和500℃的条件下，将农业废弃物颗粒进行加热得生物炭。将生物炭过70目筛，取筛下的生物炭。
[0058] 选取等量的实施例1～4、对比例1～4提供的生物炭和巯基改性生物炭，，在pH值为5-6、
温度为20±2℃的条件下，进行重金属的吸附实验，吸附数据如下表：
[0059] 表1吸附数据结果
[0060]
[0061]
[0062] 由表1可知，相比对比例1～4，实施例1～4提供的巯基改性生物炭对重
金属离子的吸附性更强，Pb2+的去除率在88％以上，Cd2+的去除率在91％以上。将实施例1～4提供的巯基改性生物炭在室内条件下放置6个月后再进行测试，数据结果与表1中的结果相似。说明通过本发明提供的制备方法可以得到的吸附性强、稳定性好的巯基改性生物炭。对比例1～4相比实施例1～4，由于在制备过程中没有对生物炭进行巯基化，制备的生物炭吸附性较差。
[0063] 以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
