[發(fā)明專利]一種改性玉米秸稈生物炭的制備方法及其在含磷廢水中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010965133.8
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112090404B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 包紅旭;李澤;徐曉紅;宋澤斌;巨承文;胡家偉;劉洪源;吳潔婷;程志輝;張營;張燁;金楠珣
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;C02F1/34;C10B53/02;B01J20/30;C02F101/10
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發(fā)明公開一種改性玉米秸稈生物炭的制備方法及其在含磷廢水中的應(yīng)用。以玉米秸稈為原料，先將玉米秸稈于440?460℃進(jìn)行碳化，將碳化后的碳化料與FeCl₃混合，浸漬24h，烘干后放入馬弗爐中，在450?600℃下高溫煅燒，得活化產(chǎn)物；將活化產(chǎn)物與0.1mol/L的HCl混合，水浴振蕩后水洗，干燥，得玉米秸稈生物碳；向玉米秸稈生物碳中加入改性劑，超聲振蕩，過濾后自然干燥得改性玉米秸稈生物炭。改性玉米秸稈生物炭在含磷廢水中除磷時，對PO₄^3?的吸附量最高為5.7mg/g。本發(fā)明制備的改性玉米秸稈生物炭性能穩(wěn)定，價格低廉，同時實現(xiàn)了廢舊資源的再利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)非金屬材料制備及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種改性玉米秸稈生物炭的制備方法及其在含磷的黑臭水體中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于在北方，每年冬天農(nóng)民都將大量的秸稈廢棄物進(jìn)行焚燒處理，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染。而若將這些秸稈廢棄物制備成生物炭，不僅有利于推進(jìn)碳減排的過程，對資源的再利用等方面也具有重要的意義。而單獨使用生物炭材料作為吸附劑的吸附能力十分有限，因此，為更好、更有效的去除污染物，同時提高生物炭材料的吸附能力，對生物炭材料進(jìn)行改性處理具有實際意義。

目前水體富營養(yǎng)化依然是很多湖泊、水庫和海灣等水體的污染原因。引起水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵元素是氮和磷。為使水體能夠更快的消除富營養(yǎng)化的影響，去除水體中的氮磷元素十分重要。NH₄⁺和PO₄^3-是水中氮磷的重要無機(jī)離子成分，所以對NH₄⁺和PO₄^3-的去除對于消除水體富營養(yǎng)化有重要作用。

因此利用農(nóng)用廢棄物秸稈制備生物炭可在水體氮磷污染的去除領(lǐng)域具有重要的發(fā)展意義及前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是針對廢棄秸稈資源浪費的問題，利用廢棄秸稈結(jié)合改性活性炭的優(yōu)點，提出一種改性玉米秸稈生物炭的制備方法。

本發(fā)明的目的之二是提供一種改性玉米秸稈生物炭作為吸附劑在含磷的黑臭水體中除磷的應(yīng)用。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為：一種改性玉米秸稈生物炭的制備方法，制備方法包括如下步驟：

1)預(yù)處理：將玉米秸稈粉碎后用水洗凈，將粉碎洗凈后的玉米秸稈放入水中煮沸30-40min，干燥后磨碎，過20目篩，取篩下物；

2)將步驟1)所得篩下物放入馬弗爐中碳化，得碳化料；

3)取碳化料與活化劑混合，浸漬24h后烘干，然后放入馬弗爐中高溫煅燒，得活化產(chǎn)物；

4)將活化產(chǎn)物與0.1mol/L的HCl混合，水浴振蕩進(jìn)行酸化處理后，水洗，干燥，得玉米秸稈活性炭；

5)將鈦酸四丁酯、異丙醇和硝酸混合均勻后，調(diào)節(jié)pH至6.0-8.0，得改性劑溶液；于改性劑溶液中加入玉米秸稈活性炭，攪拌均勻后，超聲震蕩10-30min，過濾取固體物，自然干燥，得目標(biāo)產(chǎn)物改性玉米秸稈生物炭。

進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟2)中，將篩下物放入馬弗爐中，于440-460℃下碳化處理1-2h。

進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟3)中，所述活化劑是，濃度為3.5mol/L的FeCl₃溶液，按固液比，碳化料:FeCl₃溶液＝1g:3mL。

進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟3)中，放入馬弗爐中于450-600℃下高溫煅燒1-3h。

進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟5)中，按體積比，鈦酸四丁酯:異丙醇:硝酸＝6:24:1。