甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备及其吸附性能研究方法

专利2025-05-06  4


本发明涉及多孔炭,尤其涉及甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备及其吸附性能研究方法。


背景技术:

1、多孔炭由于其较大的比表面积、丰富的微孔结构和表面丰富的电子官能团,是一种良好的吸附材料。根据多孔炭的来源,又可将其划分为动物碳、植物碳和矿物碳。近年来,考虑到资源的可持续性和可再生性,各种农业废弃物和生物质被用来开发多孔炭。橙子是世界上最广泛种植的水果作物,每年世界橙子的产量约为4750万吨。橙皮因其丰富的纤维素和木质素含量,为其进行废物再利用提供了重要的意义和可行性。目前,已经报道了许多多孔炭改性的方法,包括酸/碱处理、微波处理、浸渍处理、臭氧处理、等离子处理和生物处理。采用这些方法改性的目的主要是为了增加多孔炭表面n/o官能团的含量,从而达到增强多孔炭的吸附性能目的。但是,目前报道的这些多孔炭的改性方法都存在成本高、操作复杂、比表面积损失和孔结构塌陷等缺陷,这些缺陷严重影响了功能化多孔炭作为工业吸附剂的应用。

2、因此,针对这些问题,提出一种不仅能够提高多孔炭材料表面的n/o官能团含,还能够增大其比表面积的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备及其吸附性能研究方法。


技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的不足,本发明提出一种不仅能够提高多孔炭材料表面的n/o官能团含,还能够增大其比表面积的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备及其吸附性能研究方法。

2、甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,包括有以下步骤:步骤1、制备脐橙皮粉末:赣南信丰脐橙皮经去离子水反复清洗干净后,经120℃真空干燥48小时,最后用粉碎机粉碎至过100目标准筛而获得脐橙皮粉末;步骤2、合成甘氨酸功能化多孔炭:将步骤1制备成的脐橙皮粉末作为碳源,以甘氨酸作为n/o引入剂,采用磷酸活化法经一步热解合成功能化脐橙皮基多孔炭。

3、进一步的,首先称取经过步骤1处理好的脐橙皮粉末(nop)5.0g与不同摩尔质量的甘氨酸混合,然后与h3po4溶液混合浸渍,将浸渍好的混合物用石英瓷舟盛装好置于管式炉中,在通入氮气气氛中将样品加热至500℃;保持500℃温度1小时,然后冷却到常温并取出产物,加入去离子水在超声中清洗后过滤;最后收集滤饼。

4、进一步的,所述处理好的脐橙皮粉末(nop)5.0g与h3po4溶液混合的比例为3/1(mlh3po4/gnop),并且浸渍2小时。

5、进一步的,所述浸渍好的混合物用石英瓷舟盛装好置于管式炉中,在通入气流量为10ml/min氮气气氛中以3℃/min的升温速率将样品加热。

6、进一步的,所述产物加入去离子水在超声中清洗后过滤至滤液ph=7。

7、进一步的,制备出的产物将其置于真空干燥箱中于105℃下真空干燥24小时,得到甘氨酸功能化的多孔炭。

8、进一步的,根据是否添加甘氨酸,多孔炭产品被命名为nopac或nopac-gly-x,其中x是甘氨酸的添加量,进行检测研究性能。

9、进一步的,将制备得到的甘氨酸功能化多孔炭nopac-gly-x在玛瑙研钵中研磨至粒径为55-65目,然后进行研究添加不同量甘氨酸对于无机多孔炭材料的吸附性能的影响,及其甘氨酸的添加对无机多孔材料的稀土吸附性能的影响。

10、本发明具有如下优点:1、甘氨酸的添加不仅能够提高多孔炭材料表面的n/o官能团含,还能够增大其比表面积,与其他无机多孔材料相比较,nopac-gly-60在生产成本、吸附性能和循环再利用等方面均有着显著的优势,在重稀土的实际回收应用中具有很大的潜力。



技术特征:

1.甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,其特征在于:包括有以下步骤:

2.根据权利要求1所述的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,其特征在于:首先称取经过步骤1处理好的脐橙皮粉末(nop)5.0g与不同摩尔质量的甘氨酸混合,然后与h3po4溶液混合浸渍,将浸渍好的混合物用石英瓷舟盛装好置于管式炉中,在通入氮气气氛中将样品加热至500℃;保持500℃温度1小时,然后冷却到常温并取出产物,加入去离子水在超声中清洗后过滤;最后收集滤饼。

3.根据权利要求2所述的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,其特征在于:所述处理好的脐橙皮粉末(nop)5.0g与h3po4溶液混合的比例为3/1(mlh3po4/gnop),并且浸渍2小时。

4.根据权利要求3所述的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,其特征在于:所述浸渍好的混合物用石英瓷舟盛装好置于管式炉中,在通入气流量为10ml/min氮气气氛中以3℃/min的升温速率将样品加热。

5.根据权利要求4所述的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,其特征在于:所述产物加入去离子水在超声中清洗后过滤至滤液ph=7。

6.根据权利要求5所述的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,其特征在于:制备出的产物将其置于真空干燥箱中于105℃下真空干燥24小时,得到甘氨酸功能化的多孔炭。

7.甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的吸附性能研究方法,其特点在于:根据是否添加甘氨酸,多孔炭产品被命名为nopac或nopac-gly-x,其中x是甘氨酸的添加量,进行检测研究吸附性能。

8.根据权利要求7所述的甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的吸附性能研究方法,其特点在于:将制备得到的甘氨酸功能化多孔炭nopac-gly-x在玛瑙研钵中研磨至粒径为55-65目,然后进行研究添加不同量甘氨酸对于无机多孔炭材料的吸附性能的影响,以及甘氨酸的添加对无机多孔材料的稀土吸附性能的影响。


技术总结
本发明涉及多孔炭技术领域,尤其涉及甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备及其吸附性能研究方法。甘氨酸功能化橙皮基多孔炭的制备方法,包括有以下步骤:步骤1、制备脐橙皮粉末;步骤2、合成甘氨酸功能化多孔炭:将步骤1制备成的脐橙皮粉末作为碳源,以甘氨酸作为N/O引入剂,采用磷酸活化法经一步热解合成功能化橙皮基多孔炭。甘氨酸的添加不仅能够提高多孔炭材料表面的N/O官能团含,还能够增大其比表面积,与其他无机多孔材料相比较,NOPAC‑GLY‑60在生产成本、吸附性能和循环再利用等方面均有着显著的优势,在重稀土的实际回收应用中具有很大的潜力。

技术研发人员:肖斌,胡海祥,梁斌珺,罗小娟,原伟泉
受保护的技术使用者:赣南科技学院
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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