一种废弃口罩改性生物炭及其制备方法和在去除重金属中的应用

本发明属于废物回收利用，具体涉及一种废弃口罩改性生物炭及其制备方法和在去除重金属中的应用。

背景技术：

1、据世界卫生组织统计，目前全球日均口罩消耗量最高可达数10亿/天，其中废弃口罩日产生量近300吨，一次性口罩消耗量和使用量在较长时期内仍将保持较高水平。如果处理不当，废弃一次性口罩将对环境产生潜在危害，例如废弃一次性口罩可能会携带病毒，对公共卫生构成威胁；口罩分解产生的塑料碎片通过食物链累积，影响陆地及海洋的生态平衡，最终对人类的健康造成潜在危害；一次性口罩的大量丢弃也会造成资源浪费，与可持续发展的目标相悖。因此，应该采取措施对其进行无害化处理或者回收再利用。

2、当前，市场上现有生产企业从废弃口罩中提取融合的纤维生产环保材料，或者使用废弃一次性口罩制作新的过滤材料或打印3d面罩。然而，由于一次性口罩中含有多种材料，将其回收处理比其他废弃物困难。传统针对一次性口罩处理方法存在弊端或要求苛刻，如焚烧法可能会导致空气污染；填埋法可能会对土壤造成污染；而将口罩进行消毒、分解、再利用，还需要专门的回收处理设施和条件。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种废弃口罩改性生物炭及其制备方法和在去除重金属中的应用，本发明提供的制备方法实现了废弃口罩无害化处理和资源化利用，得到的废弃口罩改性生物炭对水体中重金属cd(ii)离子和as(iii)离子的去除效果显著，在水体重金属污染治理中具有较大的应用潜力。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种废弃口罩改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

4、将废弃口罩和改性剂混合，得到混合料；所述改性剂包括电石渣和/或石灰；

5、将所述混合料进行炭化，得到所述废弃口罩改性生物炭。

6、优选的，所述废弃口罩和改性剂的质量比为(1～3)：(1～3)。

7、优选的，所述炭化的温度≥400℃，时间≥1h；由室温升温至所述炭化的温度的升温速度≥10℃/min；所述炭化在流动的保护气体气氛中进行，所述保护气体的流量≥100ml/min。

8、本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的废弃口罩改性生物炭。

9、本发明提供了上述技术方案所述的废弃口罩改性生物炭在去除重金属中的应用。

10、优选的，所述应用为去除水体中重金属离子的应用。

11、优选的，所述应用包括以下步骤：

12、向重金属污染水体中加入上述技术方案所述的废弃口罩改性生物炭，对水体中的重金属离子进行吸附去除。

13、优选的，所述重金属离子包括二价镉离子和/或三价砷离子；

14、所述重金属污染水体中：二价镉离子的质量浓度为50～300mg·l-1；三价砷离子的质量浓度为0.05～50mg·l-1。

15、优选的，所述重金属污染水体的ph值为4～7；

16、所述废弃口罩改性生物炭的质量与重金属污染水体的体积之比为(0.001～0.01)g：20ml。

17、优选的，所述吸附去除的温度为20～25℃，所述吸附去除在震荡的条件下进行，所述震荡的速度为200～220r·min-1，时间为1～720min。

18、本发明提供了一种废弃口罩改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将废弃口罩和改性剂混合，得到混合料；所述改性剂包括电石渣和/或石灰；将所述混合料进行炭化，得到所述废弃口罩改性生物炭。为避免废弃口罩资源化利用的同时对环境和人类健康造成潜在的危害，本发明提供了一种以废弃口罩为原料，同时复配改性剂，在高温条件下进行共热解炭化，制备废弃口罩改性生物炭的方法。本发明提供的制备方法简单易行，不会对环境和人类健康造成危害。同时，本发明提供的制备方法得到的废弃口罩改性生物炭对水体中的重金属离子，例如cd(ii)和as(iii)具有良好的去除效果。由此，本发明提供的制备方法在减轻废旧口罩环境污染风险的同时有助于提高废旧口罩资源利用率，符合可持续发展要求，得到的废弃口罩改性生物炭在重金属离子去除领域中具有较大的应用潜力。

技术特征：

1.一种废弃口罩改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述废弃口罩和改性剂的质量比为(1～3)：(1～3)。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述炭化的温度≥400℃，时间≥1h；由室温升温至所述炭化的温度的升温速度≥10℃/min；所述炭化在流动的保护气体气氛中进行，所述保护气体的流量≥100ml/min。

4.权利要求1～3任一项所述的制备方法制备得到的废弃口罩改性生物炭。

5.权利要求4所述的废弃口罩改性生物炭在去除重金属中的应用。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用为去除水体中重金属离子的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述重金属离子包括二价镉离子和/或三价砷离子；

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述重金属污染水体的ph值为4～7；

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述吸附去除的温度为20～25℃，所述吸附去除在震荡的条件下进行，所述震荡的速度为200～220r·min-1，时间为1～720min。

技术总结本发明属于废物回收利用技术领域，具体涉及一种废弃口罩改性生物炭及其制备方法和在去除重金属中的应用。本发明将废弃口罩和电石渣和/或石灰混合，得到的混合料进行炭化，得到所述废弃口罩改性生物炭。本发明提供的制备方法简单易行，不会对环境和人类健康造成危害。同时，本发明提供的制备方法得到的废弃口罩改性生物炭对水体中的重金属离子，例如Cd(II)和As(III)具有良好的去除效果。由此，本发明提供的制备方法在减轻废旧口罩环境污染风险的同时有助于提高废旧口罩资源利用率，符合可持续发展要求，得到的废弃口罩改性生物炭在重金属离子去除领域中具有较大的应用潜力。技术研发人员：孟俊,刁成梅,胡正瀚,杨东,李章涛,柳检,徐君,罗煜,蒋子厚,单胜道受保护的技术使用者：浙江科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29