本发明属于生物质废弃物资源化与水环境修复领域，更具体地说，涉及一种多孔生物炭及其非活化制备方法和应用。
背景技术：
1、多孔炭，如活性炭，是一类多功能、高价值材料，可起到存储、过滤、纯化、富集等作用，在工业、医疗、农业、航空航天、能源、健康等领域中随处可见，需求量巨大。多孔炭的性能取决于孔隙结构，主要包括比表面积、孔径分布和孔容。近些年，基于农林生物质制备多孔炭(简称多孔生物炭)成为了前沿热点，可同步实现废弃物资源化和多孔炭的低成本制备。
2、在多孔生物炭的制备过程中，热裂解耦合活化致孔是关键的工艺过程，决定了多孔生物炭的孔隙结构。在热裂解过程中，物理活化需要二氧化碳、水蒸汽等反应气体协助，化学活化需要氢氧化钾、磷酸、氯化锌、甲酸钾等化学试剂协助。其中耦合化学活化制备的多孔炭，孔隙结构相对更为发达。目前，市场上常见的多孔炭(活性炭)多数采用热裂解耦合化学试剂活化工艺。在化学试剂活化过程，由于温度较高，会产生高反应活性金属单质或金属氧化物，且活化剂本身或者衍生物也会在热裂解过程中腐蚀设备，导致批量化生产困难，生产成本较高。
3、综上所述，优化多孔生物炭制备工艺，热裂解过程中少用或不用活化剂可降低成本、减少设备损耗与潜在环境污染，是多孔炭行业升级、换代的重要基础与前提。
技术实现思路
1、解决的技术问题：本发明提供一种多孔生物炭及其非活化制备方法和应用，采用碱液腐殖化、酸沉淀、低温炭化和高温炭化工艺，通过先溶解生物质、再沉淀，重塑孔隙结构，经低温炭化和高温炭化塑形，形成微孔主导的多孔生物炭。得到的炭材料具有发达的孔隙结构。该炭材料作为吸附剂，对水环境中有机污染物具有极高的去除效率。
2、技术方案：一种非活化制备多孔生物炭的方法，步骤1，碱液腐殖化：生物质前驱体与koh溶液混合，置于水热反应釜中，温度设置为160～260℃，持续2～5h，冷却至室温后取出固液混合物；步骤2，酸沉淀：将步骤1取出的固液混合物置于容器中，添加去离子水，反复清洗，收集液体；向液体中滴加hcl，调节ph至1，静置，稳定沉淀物，通过离心、去离子水清洗、烘干，得到固体产物；步骤3，低温炭化：将步骤2的固体产物置于300～500℃氮气氛围中炭化，冷却后水洗、烘干，得到固体产物；步骤4，高温炭化：将步骤3的固体产物置于900℃氮气氛围中炭化，冷却后水洗、烘干，得到多孔生物炭。
3、优选的，上述生物质前驱体为竹子。
4、步骤4中高温炭化时，不添加任何活化剂。
5、优选的，步骤1中的koh浓度为20～100g/l，生物质前驱体与koh溶液的固液比为200～400g/l。
6、优选的，步骤3中炭化时间为2～4h，升温速率为2～10℃/min，氮气流量保持50～200ml/min。
7、优选的，步骤4中炭化时间为1～2h，升温速率为2～10℃/min，氮气流量保持50～200ml/min。
8、上述方法制得的多孔生物炭材料。
9、上述多孔生物炭材料的比表面积达1627m2/g，孔容达0.85cm3/g。
10、上述多孔生物炭材料在修复水环境中的应用。
11、上述多孔生物炭材料在去除水中酞酸酯类有机污染物中的应用。
12、有益效果：(1)本发明提供的一种非活化制备多孔生物炭的方法，与现有技术相比，采用碱液腐殖化、酸沉淀、低温炭化和高温炭化工艺，通过先溶解生物质、再沉淀，重塑孔隙结构，经低温炭化和高温炭化塑形，形成微孔主导的多孔生物炭，避免了热裂解时活化剂的使用。(2)本发明提供的一种非活化制备多孔生物炭的方法，与现有技术相比，可制备出孔隙结构发达的炭基材料，比表面积达1627m2/g，孔容达0.85cm3/g，远高于市场上售卖的活性炭等多孔炭材料。(3)本发明提供的一种非活化制备多孔生物炭的方法，制备方法简单，成本低，可用于大规模推广。(4)本发明提供的非活化工艺制备的多孔生物炭，能够高效负载有机污染物，其对酞酸酯的吸附量可达999.33mg/g，可用于水环境修复。
1.一种非活化制备多孔生物炭的方法，其特征在于，步骤1，碱液腐殖化：生物质前驱体与koh溶液混合，置于水热反应釜中，温度设置为160~260 ℃，持续2~5 h，冷却至室温后取出固液混合物；步骤2，酸沉淀：将步骤1取出的固液混合物置于容器中，添加去离子水，反复清洗，收集液体；向液体中滴加hcl，调节ph至1，静置，稳定沉淀物，通过离心、去离子水清洗、烘干，得到固体产物；步骤3，低温炭化：将步骤2的固体产物置于300~500 ℃氮气氛围中炭化，冷却后水洗、烘干，得到固体产物；步骤4，高温炭化：将步骤3的固体产物置于900 ℃氮气氛围中炭化，冷却后水洗、烘干，得到多孔生物炭。
2.根据权利要求1所述的一种非活化制备多孔生物炭的方法，其特征在于，所述生物质前驱体为竹子。
3.根据权利要求1所述的一种非活化制备多孔生物炭的方法，其特征在于，步骤4中高温炭化时，不添加任何活化剂。
4.根据权利要求1所述的一种非活化制备多孔生物炭的方法，其特征在于，步骤1中的koh浓度为20~100 g/l，生物质前驱体与koh溶液的固液比为200~400 g/l。
5.根据权利要求1所述的一种非活化制备多孔生物炭的方法，其特征在于，步骤3中炭化时间为2~4 h，升温速率为2~10 ℃/min，氮气流量保持50~200 ml/min。
6.根据权利要求1所述的一种非活化制备多孔生物炭的方法，其特征在于，步骤4中炭化时间为1~2 h，升温速率为2~10 ℃/min，氮气流量保持50~200 ml/min。
7.权利要求1-6任一所述方法制得的多孔生物炭材料。
8.根据权利要求7所述的多孔生物炭材料，其特征在于，所述多孔生物炭材料的比表面积达1627 m2/g，孔容达0.85 cm3/g。
9.权利要求7所述多孔生物炭材料在修复水环境中的应用。
10.权利要求7所述多孔生物炭材料在去除水中酞酸酯类有机污染物中的应用。
