[發明專利]一種去除溶液中硝酸鹽氮的生物炭吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610217198.8
• 申請日: 2016-04-10
• 公開（公告）號: CN105664874A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 薛英文;王靚;瞿毅然
• 申請（專利權）人: 武漢沃特工程技術有限公司;武漢大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種去除溶液中硝酸鹽氮的生物炭吸附劑及其制備方法，屬于水污染治理 技術領域。

背景技術

隨著地球水資源日趨緊缺，人們越來越重視水環境的保護和污(雨)水資源的再生回 用。一方面，目前國內很多天然水體污染嚴重，富營養化導致水體退化為VI類或劣VI類， 水體修復是目前急需解決的一個問題；另一方面，城市的污水處理廠處理工藝多為二級處 理，其出水一般可達到《污水綜合排放標準》I級B標，隨著國家對環境保護力度的加大， 污水廠出水水質要求提高到I級A標，因此在污水廠內需要增加污水的深度處理工藝。另 外，雨水作為一種淡水資源，若對其回收利用也是一種節約淡水資源最快最高效的方法， 雨水的處理需要簡便、高效、節能的處理方法。吸附法作為一種水處理的深度處理工藝， 已經普遍得到應用。對NO^3-具有吸附效果的生物炭為甜菜渣生物炭、毛竹生物炭、小麥秸 稈生物炭、芥末秸稈生物炭、玉米秸稈生物炭、美國黃松木屑生物炭、柳枝稷生物炭、甘 蔗渣生物炭、楊木生物炭、松木生物炭、花生殼生物炭等；而活性炭主要為椰子殼活性炭、 褐煤顆粒活性炭、商業活性炭(NacalaitesqueModel079-39)、商業活性炭(Filtrasorb400) 等，采用不同的生物質原料所制成的生物炭吸附材料對NO₃^-的吸附性能表現出不同的效 果。如生物炭中經環氧氯丙烷和乙二胺活化后的甜菜渣生物炭對硝酸根的吸附性能最好， 其吸附量為87.72mg/g，但需要在超聲波條件下，工藝復雜；活性炭中吸附性能最好的是 活性炭衣(Spectracarb2225)，其吸附量高達125.86mg/g，但其價格偏高5800～8500元/t。 影響吸附法處理效果的一個重要因素就是使用的吸附材料。吸附材料的吸附容量、吸附速 度等決定了吸附法的效果。目前國內市場上有很多應用于水處理的吸附材料，但這些材料 要么價格高昂，要么吸附效率不高，因此亟待開發針對性、適用強的吸附劑，以滿足社會 及市場需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供了一種去除溶液中硝酸鹽氮的 生物炭吸附劑及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

一種去除溶液中硝酸鹽氮的生物炭吸附劑，原料為玉米芯，所述玉米芯在 550℃-650℃(優選600℃)下缺氧燒制1-3(優選2)小時，得去溶液中硝酸鹽氮的吸附材料。

玉米芯原材料在高溫熱解條件下，由于其表面可揮發性物質(主要為有機質和水分) 的揮發，形成的氣體在材料內部受熱膨脹使得孔隙擴張，平均孔徑增大，比表面積增大， 且表面生成-OH(羥基)官能團，從而形成了孔隙發達的多孔結構生物炭吸附劑。

在上述方案中優選的是，所述玉米芯的經1.0mol/L的MgCl₂溶液、1.0mol/L硫酸溶液、 1.0mol/L的氫氧化鈉溶液改性。

改性玉米芯原材料經干燥后在高溫條件下進行熱解反應，其表面的可揮發性物質(主 要為有機質和水分)的揮發和MgCl₂受熱分解生成納米MgO顆粒進入了微孔并附著在其 表面，使得比表面積和微孔體積減小，形成負載納米MgO顆粒的多孔結構生物炭吸附劑。

在上述任一方案中優選的是，所述改性方法為：所述玉米芯與所述MgCl₂溶液按浸漬 比1-4:1(優選3:1)加入所述MgCl₂溶液中，或所述玉米芯按照固液比1-3:1(優選2.5:1) 加入所述硫酸溶液或氫氧化鈉溶液，浸泡1-3(優選2)小時后，置于100℃-110℃(優選105℃) 烘干。

所述玉米芯與所述MgCl₂溶液按浸漬比優選3:1加入所述MgCl₂溶液中，改性效果最 好，最終得到的吸附劑除去硝酸鹽氮的效果最好。

在上述任一方案中優選的是，缺氧燒制后的產物經研磨后過16～20目篩取截留物， 然后用水沖至pH值恒定，于100℃-110℃(優選105℃)烘干備用。

本發明還提供所述去除溶液中硝酸鹽氮的生物炭吸附劑的制備方法，將所述玉米芯在 550℃-650℃(優選600℃)下缺氧燒制1-3(優選2)小時，得去除溶液中硝酸鹽氮的吸附材料。