[發明專利]一種可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010711295.9
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111760552A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 蔣善慶;彭廣飛;王利平;曹宇;張亞楠;周四海;彭明國
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

一種可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制備方法及其應用，屬于環境功能材料與生物質資源化利用領域。先將干燥的污泥粉末加入到FeSO₄·7H₂O溶液中浸泡并振蕩。然后將震蕩后的污泥/FeSO₄混合溶液放入烘箱中烘干。之后將烘干的材料研磨過篩，將其加入MgCl₂·6H₂O溶液中，并進行磁力攪拌。隨后向混合溶液中緩慢加入NaOH溶液并磁力攪拌，緊接著陳化。然后將過濾所得到的沉淀物用去離子水反復清洗至中性并烘干。最后將所得到的干燥沉淀物放置管式爐中持續煅燒，得到磁性污泥生物炭。將其用于氨氮和磷酸鹽的水溶液中，在pH為9時對氨氮和磷酸鹽的平衡吸附量分別為103.12mg·g^?1和205.07mg·g^?1。

技術領域

本發明屬于環境功能材料與生物質資源化利用領域，具體涉及一種可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制備方法與應用。

背景技術

當前，高氮磷廢水的排放導致水體富營養化現象越來越嚴重，同時氮和磷又是農業生產中不可缺少的營養元素。因此，如何高效的回收廢水中的氮磷資源具有重要的現實意義。由于氨氮和磷酸鹽帶有相反的電荷，一般難以做到將它們同步回收。

鳥糞石沉淀法被認為是同步回收水體中氨氮和磷酸鹽行之有效的方法，已廣泛應用于處理各種含氨氮和磷酸鹽的水體中，包括尿液、污泥上清液、牲畜廢水和滲濾液等。鳥糞石沉淀法不僅可以將氨氮和磷酸鹽同步去除，且回收產物還可以作為緩釋肥料來改善土壤性質，促進農作物的生長。然而，該方法的使用存在鎂源成本高、高堿度條件且反應后的材料回收比較困難。

所以針對以上問題，本發明擬開發一種鎂離子靶向供給、堿性調控能強、成本低廉且易于回收的新型磁性污泥基生物炭復合材料，不僅可完成對廢水中氮磷的同步回收，而且實現了污泥的資源化利用。

發明內容

針對上述存在問題和技術分析，本發明的目的是提供一種可同步吸附氮磷的磁性污泥生物炭的(MF-SBC)的制備方法，該方法操作簡單，原料易得。

一種可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制備方法，包括以下步驟：

(1)將干燥的粉末狀污泥加入到FeSO₄·7H₂O溶液中浸泡并振蕩，得到混合溶液。

(2)將步驟(1)所述混合溶液放入烘箱中干燥至恒重。

(3)將步驟(2)干燥后的材料研磨過篩，然后將其加入MgCl₂·6H₂O溶液中，并進行磁力攪拌。

(4)向步驟(3)磁力攪拌后的溶液中緩慢加入NaOH溶液并磁力攪拌，緊接著陳化。

(5)將步驟(4)中陳化后的溶液過濾，得到的沉淀物用去離子水反復清洗至中性，再經干燥至恒重。

(6)將步驟(5)中得到的干燥沉淀物放置管式爐中持續煅燒，得到MF-SBC。

進一步的，所述步驟(1)中，FeSO₄·7H₂O溶液的濃度為0.2mol/L，粉末狀污泥與FeSO₄·7H₂O溶液的添加比例為1g:20mL。浸泡并振蕩的時間為6h。

進一步的，所述步驟(2)中，干燥的溫度為75℃～85℃。

進一步的，所述步驟(3)中，MgCl₂·6H₂O溶液的濃度為1.25mol/L，MgCl₂·6H₂O溶液的添加量等于步驟(1)中FeSO₄·7H₂O溶液的添加量。研磨過篩中篩子的孔徑大小為200目；磁力攪拌的時間為30min。