AG真人（中国）官方网站

　　技术领域 [0001] 本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种活化和氧化生物碳、基于页岩制备活 化和氧化生物碳的方法和应用。

　　背景技术 [0002] 随着国家的快速发展，水资源污染等问题也越来越严峻。其中，水体中的有机污染 物污染的问 题也 引起社会的关注 ，尤其是具有“三致”效应 ，半挥发性 ，长距离迁移性 ，生物 累积性的持久性有机污染物，对人类健康存在潜在的危险。高级氧化技术、微生物降解以及 吸附是缓解水环境中有机污染物污染的重要技术。而对于一些难降解有机物，吸附是控制 其在环境中分布、迁移和归宿的重要因素。 [0003] 近年来，一些研究者对碳质材料进行改性，以期达到改变其化学特性和结构特性 的目的 ，扩大其在催化剂、能源储存及环境保护方面的应 用。其中 ，活化生物碳由于其较高 的表面积和丰富的孔隙结构，是一种很好的吸附剂，常用于吸附水环境中的污染物。ZnCl2 是常用的活化剂。但是，目前活化生物碳的制备方法产率较低，通常在30%左右，且通常是在 800-1000℃的热解温度，能源耗损较高。此外，这些活化生物碳的表面官能团较为单一，阳 离子交换容量(CEC)较低，使得活化生物碳的实际应用仍然有限。化学氧化可以对活化生物 碳表面进行修饰 ，使其表面添加上一些含氧官能团 ，以 提高其交换容量、表面性 质、络合容 量等。因此 ，可以 将化学活化 和氧化方法 相结合 制备孔隙 结构和表面官能团 均丰富的 碳 质 材料，以便同时处理水土环境中的非极性、极性、离子化有机污染物及重金属等复合污染。 [0004] 页岩是新生代（约在6500万年）藻类和细菌来源的大分子有机质，又称为干酪根有 机质。这种有机质经历了地球化学成岩作用，是石油和天然气的最重要的来源。由于其化学 结构的异质性、复杂性和不溶性，它们也被作为吸附有机污染物的吸附材料。

　　(71)申请人 中国科学院广州地球化学研究所 地址 510640 广东省广州市天河区五山科 华街511号

　　本发明公开了一种活化和氧化生物碳及其 制备方法和应用，其中 ，本发明采用活化和氧化 相结合的方法制备了活化和氧化生物碳，能够作 为吸附材料在水处理领域应用。工艺的主要特点 如下 （：1）原料来源广、工艺流程简单易操作、使 用方便 （；2）活化温度低 ，活化时间短 ，能 源 损耗 低 ；（3）活 化 和氧 化 生 物碳 具 有高的 产率 、亲 水 性、微孔体积和孔径大小分布、表面官能团和CEC 值 （；4）对有机污染物菲 和壬基酚有高的吸附 容 量。本发明原料来源广泛，操作简单，并且对水体 中有机污染物菲和壬基酚有高的吸附性能 ，对于 水体中有机污染物的去除应用前景良好。

　　1 .一种活化和氧化生物碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： （1）将页岩粉碎，过60目筛子，得到页岩粉末； （2）按照固液比 为1 ：5的比 例 ，将（1）中的 页岩粉末先 用1MHCl振荡24h ；离心去除上清液 后用1MHCl10%HF振荡反应5d ，重复两次 ，然后离心去除上清液 ，用去离子水清洗至近中性 ， 干燥后研磨，获得干酪根粉末； （3）将（2）中的干酪根粉末与20%的ZnCl2溶液浸渍，使样品与ZnCl2的质量比为1，在室温 下静置12h，105℃过夜烘干，烘干后研磨均匀，获得混合样品粉末； （4）将（3）中混合样品粉末加入一根一段封闭的 316不锈钢钢管中 ，先以 20℃/min从室 温升至200℃ ，再以 2℃/min升至500℃ ，到达500℃后 ，取出 钢管 ，冷 却后研磨 ，获得热解样 品； （5）将（4）中研磨后的热解样品用0 .1MHCl清洗去除活性剂，再用去离子水清洗至pH接 近7，然后冷冻干燥并研磨，获得活化生物碳； （6）在（5）中的活化生物碳样品中加入10%的H2O2，在25℃，转速为125rpm的条件下振荡 24h，用去离子水清洗5次，冷冻干燥后研磨，获得活化和氧化生物碳。 2 .根据权利要求1所述的活化和氧化生物碳的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）获 得的干酪根粉末为Ⅱ型干酪根。 3 .根据权利要求1所述的活化和氧化生物碳的制备方法，其特征在于，所述干酪根与 ZnCl2的质量比为1；所述升温程序为先以20℃/min从室温升至200℃，再以2℃/min升至500 ℃；所述目标温度为500℃。 4 .根据权利要求1所述的活化和氧化生物碳的制备方法，其特征在于，所述活化和氧化 生物碳活化过程的产率为64 .3%，氧化过程的产率为99 .1%。 5 .根据权利要求1所述的活化和氧化生物碳的制备方法，其特征在于，所述活化生物碳 的比表面积为638m2/g；活化和氧化生物碳的比表面积为567m2/g。 6 .根据权利要求1所述的活化和氧化生物碳的制备方法，其特征在于，所述活化生物炭 的表面官能团为1 .88mmol/g，阳离子交换容量为184cmol/kg；活化和氧化生物碳的表面官 能团为5 .43mmol/g，阳离子交换容量为208cmol/kg。 7 .一种活化和氧化生物碳，由如权利要求1-6任一项权利要求所述的活化和氧化生物 碳制备方法制备得到。 8 .如权利要求7所述的活化和氧化生物碳在水环境处理中作为吸附材料吸附有机污染 物的应用。 9 .根 据权 利要 求 8所 述的 活 化 和氧 化活 性 碳的 应 用 ，其 特 征 在于 ，所 述 水 环境 为 0 .01MCaCl2、200mg/LNaN3、5mg/LNaHCO3的不同浓度的菲的水溶液或壬基酚的水溶液；所述 活化和氧化生物碳对菲和壬基酚的吸附容量分别为156mg/g和308mg/g。AG平台真人 真人AG 平台官网AG平台真人 真人AG 平台官网AG真人 AG平台AG真人 AG平台AG真人 AG平台