[發明專利]一種用于去除水中氮磷的改性生物炭的制備方法

在審

• 申請號: 202011334941.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112588262A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 邱園園;周明;王彥堂
• 申請（專利權）人: 河南永澤環境科技有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 鄭州裕晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41142
• 代理人: 王瑞

本發明涉及一種用于去除水中氮磷的改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：1)生物炭的制備：以菖蒲為原料熱解過篩得到生物炭；2)生物炭一次改性：將生物炭與酸溶液混合，恒溫振蕩12h進行改性得到酸改性生物炭；3)生物炭二次改性：稱取酸改性生物炭10.0g放入燒杯中，加入適量的氯化鑭溶液攪拌均勻后恒溫震蕩1h，其中生物炭與氯化鑭的重量比為1∶11?1∶40，將恒溫震蕩后的溶液抽濾、浸漬三次后用NaOH溶液調節pH至10，隨后105℃溫度下烘干至恒重得到復合改性生物炭；本發明先通過酸浸漬法對生物炭進行改性，再用溶液浸泡負載鑭對其進行改性，將傳統的浸漬法運用于生物炭吸附技術脫氮除磷上面、過程簡單、設備要求低、成本低。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種用于去除水中氮磷的改性生物炭的制備方法。

背景技術

氨氮和磷酸鹽是導致水體富營養化的兩種主要物質，研發高效同時去除水體氮、磷技術受到越來越多研究者的關注，成為了現代廢水脫氮除磷技術研究的新趨勢。吸附法由于工藝簡單、操作方便，越來越受到研究者的關注和青睞，但常常面臨著吸附劑成本昂貴、再生困難等問題。生物炭作為氨氮及磷酸鹽吸附劑為解決這些矛盾提供了可能。生物炭原材料多為廉價易得的農林廢棄物，且吸附過后負載氮、磷元素的生物炭可以考慮作為炭基營養鹽復合肥被資源化利用，無需進行復雜的吸附劑再生操作。但研究發現原始生物炭(未改性的生物炭)對廢水中氮、磷的吸附能力普遍不高，不能實現工業化推廣應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種用于去除水中氮磷的改性生物炭的制備方法，其以濕地植物為原材料制備的生物炭基礎上，先經過酸改性，再負載鑭鹽制成的改性生物炭可用于污水中氮磷的同時去除，也可作為人工濕地基質材料，用于強化人工濕地氮磷的去除。

本發明的技術方案如下：

一種用于去除水中氮磷的改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：

1)生物炭的制備：將菖蒲洗凈風干、粉粹過100目篩并80℃烘干至恒重得到植物干體，轉移植物干體至馬弗爐中熱解2h，熱解完成后，待熱解體系自然冷卻至室溫后用去離子水洗至中性、烘干、并過100目篩得到生物炭，將生物炭保存于干燥器中備用；

2)生物炭一次改性：將步驟1)得到的生物炭與酸溶液以一定比例混合，恒溫振蕩12h進行改性得到酸改性生物炭，隨后棄去酸溶液，用蒸餾水反復沖洗酸改性生物炭至濾液pH為穩定，因酸改性生物炭中酸性基團的存在，濾液pH無法至中性，則沖洗至濾液pH穩定即可，將沖洗后的酸改性生物炭60℃下干燥24h后保存于干燥器備用；

3)生物炭二次改性：稱取步驟2)制備的酸改性生物炭10.0g放入燒杯中，加入適量的氯化鑭溶液攪拌均勻后恒溫震蕩1h，其中生物炭與氯化鑭的重量比為1∶11-1∶40，將恒溫震蕩后的溶液抽濾、浸漬三次后用NaOH溶液調節pH至10，隨后105℃溫度下烘干至恒重得到復合改性生物炭，復合改性生物炭保存于干燥器中備用。

進一步的，植物干體熱解時以10℃/min速率升溫加熱，達到400-600℃溫度后保持恒溫。

進一步的，所述的酸溶液為6-12mol/L的硫酸溶液。

進一步的，生物炭與酸溶液的比例范圍為1∶5-1∶10g/mL。

進一步的，所述的氯化鑭溶液濃度為0.5-1.5mol/L，所述氯化鑭溶液的加入量為500mL。

進一步的，使用恒溫振蕩器進行恒溫振蕩，所述的恒溫振蕩器溫度為25℃，轉速為130r/min。

進一步的，抽濾時使用0.45μm的微孔濾膜。

進一步的，所述的NaOH溶液濃度為1mol/L，pH為10。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：