[發(fā)明專利]吸附材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310567186.4
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103801261A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐翀;鄧國志;陳永春;石先陽;謝毫;李翠;陸春輝
• 申請（專利權(quán)）人: 淮南礦業(yè)（集團）有限責任公司;安徽大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種利用核桃殼制備的吸附材料及其制備方法和應(yīng)用，這種新型吸附材料可以用于水體處理，尤其是除磷處理。

背景技術(shù)

水體富營養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象，是一種比較嚴重的水污染問題，一方面會影響水中生物種群的生長，另一面會影響環(huán)境的美觀。為了遏制水體進一步富營養(yǎng)化，需要控制生活污水、工業(yè)廢水及初期雨水等外源磷的流入及內(nèi)源磷的釋放，并利用具有吸附功效的材料對水體和濕地進行有效除磷處理。

目前，常用的除磷方法有化學(xué)除磷法和生物除磷法。其中化學(xué)除磷法是通過凝聚沉降或用化學(xué)藥劑除磷，例如可以利用許多種陽離子的材料作為吸附和絮凝處理劑使水體中的磷有效地沉淀出來，被認為比較有效果的鐵、鋁和鈣的聚合體或復(fù)合物，與水體中以磷酸鹽形式存在的磷結(jié)合生成不溶性沉淀物而沉降下來。生物除磷法是通過水生生物吸收利用氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的方法，水生植物凈化水體是以大型水生植物為主體，通過植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，凈化污水，起到除磷的作用。

然而，采用化學(xué)法除磷由于需要大量的化學(xué)藥劑，不僅處理成本高，而且化學(xué)藥劑的使用還會造成二次污染的問題；而采用生物除磷法除磷，利用植物生長過程對水體達到凈化，處理周期較長，而且對于情況差異較大的水域處理也難以保證效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種新型的吸附材料，利用具有多孔特征的核桃殼作為載體并負載鐵離子后高溫處理而成，原料來源廣、成本低，而且除磷效果良好，用于水體處理，不會引入新污染源，可在各種水域環(huán)境中使用。

本發(fā)明還提供了所述吸附材料的制備方法，采用通常被廢棄的核桃殼為載體，通過控制浸漬和熱處理工藝而制成，操作簡單易于控制，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明還提供了上述吸附材料在水體除磷處理中的應(yīng)用，處理簡單易操作且環(huán)保，應(yīng)用范圍廣。

本發(fā)明提供一種吸附材料，是將核桃殼顆粒于鐵離子溶液中浸漬和熱處理制成的，制備方法包括如下過程：

將核桃殼顆粒置于Fe³⁺濃度為0.5mol/L～1.0mol/L的浸漬液中，1克核桃殼顆粒置于至少5毫升所述浸漬液中，浸漬時間至少12小時；

浸漬后的核桃殼顆粒于無氧環(huán)境下高溫熱處理1-2小時，熱處理溫度200-500℃。

核桃是一種種植廣泛的經(jīng)濟作物，隨著核桃種植和深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，會產(chǎn)生大量核桃殼。本發(fā)明就是利用被廢棄的核桃殼具有的表面凹凸多孔結(jié)構(gòu)特性，經(jīng)負載鐵離子和高溫熱處理炭化，成為鐵氧化物負載型核桃殼生物炭顆粒材料，經(jīng)水體試驗顯示，對于水體中磷源的吸附具有良好的效果。

根據(jù)本發(fā)明提供的吸附材料，作為載體的核桃殼顆粒在高溫處理前需要在具有一定濃度的鐵離子溶液（浸漬液）中浸漬，該浸漬液可以是任何鐵鹽溶液，只要提供所要求的鐵離子濃度，例如，可以是鐵的無機鹽溶液，也可以是能夠提供鐵離子的復(fù)合鐵鹽溶液等，考慮到鐵離子的水解特性，可以根據(jù)所選擇的鐵鹽性質(zhì)，調(diào)節(jié)浸漬液的pH范圍來滿足浸漬液中的鐵離子濃度要求。本發(fā)明的一個具體方案中，所述浸漬液為氯化鐵溶液，其pH為9.0-10.0。

本發(fā)明的實施方案，所述用于浸漬的核桃殼顆粒的粒徑為1-2毫米，更利于吸附材料具有較大的比表面。

本發(fā)明還提供上述吸附材料的制備方法，包括以下過程：

將核桃殼顆粒置于Fe³⁺濃度為0.5mol/L～1.0mol/L的浸漬液中，1克核桃殼顆粒置于至少5毫升所述浸漬液中，浸漬時間至少12小時；

浸漬后的核桃殼顆粒于無氧環(huán)境下高溫熱處理1-2小時，熱處理溫度200-500℃，冷卻。

一個具體方案中，先將核桃殼粉碎至粒徑為1-2毫米的顆粒，再置于浸漬液中，利于鐵離子的均勻和有效負載。

如前述的一個具體實施方案中，所述浸漬液為氯化鐵溶液，并調(diào)節(jié)其pH為9.0-10.0。

本發(fā)明提供的制備方法，將核桃殼顆粒進行必要的除雜、清洗和干燥后置于一定濃度的浸漬液中，應(yīng)使核桃殼顆粒全部浸沒，浸漬時間可以根據(jù)浸漬液的濃度和用量控制，發(fā)明人的試驗顯示，浸漬12小時是必須，適當延長浸漬時間有利于負載量的保證。生產(chǎn)中一般可以控制浸漬時間在12-48小時，例如浸漬時間在24小時左右，比較利于生產(chǎn)安排。