[發明專利]一種改性生物炭及其制備方法及含磷廢水處理方法

在審

• 申請號: 202210355056.3
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114849645A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 覃怡茵;北原晶子;杜瑞琪;黃綺琪;包艷萍;楊富國
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 鄧志欣;王永文

本發明公開了一種改性生物炭，所述改性生物炭為零價鐵改性生物炭，其表面或微孔內附著有零價鐵，所述零價鐵能增加生物炭的活性位點，提高生物炭對磷酸根離子的吸附效果，進而可作為一種吸附材料，用于含磷廢水的凈化處理。本發明還提供了一種改性生物炭的制備方法，所述方法通過將吸附有鐵離子的生物質經熱解制備得到，通過熱解，將生物質炭化，形成多孔結構，并將吸附的三價鐵離子轉化為零價鐵，得到的改性生物炭，對磷酸根離子具有較好的吸附作用。本發明還提供了一種含磷廢水處理方法，利用改性生物炭對磷酸根離子的吸附作用，將廢水中的磷酸根離子去除，起到廢水凈化的作用。

技術領域

本發明涉及生物炭技術領域，特別涉及一種改性生物炭及其制備方法及含磷廢水處理方法。

背景技術

當水體中氮磷元素過量時，易引起水體富營養化，導致魚類及其他生物死亡，過量的磷會超過土壤的自凈能力，使土壤發生不良變化，導致土壤自然正常功能失調。而當磷遷移至土壤中，當土壤中的磷超過土壤的自凈能力時，會使土壤發生不良變化，導致土壤正常的自然功能失調。因此，需要對磷污水進行處理，避免引起水體富營養化以及引起土壤發生不良變化。

現有含磷廢水處理方法有化學沉淀法、結晶法、生物法、吸附法，其中，吸附法是利用某些多孔或大比表面積的固體物質，能對水中磷酸根離子具有吸附作用，進而將磷酸根離子從水體中去除的作用。現有技術中，生物炭是一種常用的吸附劑，也是一種生物改良劑，其具有多孔結構，能為微生物提供良好的生存環境，提高土壤生物多樣性，促進磷素轉化，提高土壤有效磷含量；另一方面，生物炭較強的吸附能力可減少土壤磷淋失。但傳統的生物炭吸附效果與吸附容量較低，使生物炭在水體凈化中的應用受到限制?，F有技術中，有通過對生物炭進行改性，以提高其吸附效果，如中國專利CN105170091A-鐵改性蘆葦生物炭的制備及其在處理含磷廢水上的應用，就是通過三價鐵對生物炭進行修飾改性，提高其對磷酸根離子的吸附效果。但是三價鐵在對生物炭吸附磷酸根離子的凈化作用有限，特別是當水體中磷含量不是太高時，其吸附效果明顯下降，從而使得其在含磷廢水處理中的應用受到限制。可見，現有技術還有待改進和提高。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種改性生物炭及其制備方法及含磷廢水處理方法，旨在提高生物炭對磷酸根離的吸附性能。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種改性生物炭，其中，所述生物炭為零價鐵改性生物炭，其表面或微孔內附著有零價鐵。

一種改性生物炭制備方法，所述方法用于制備如上所述的改性生物炭，其中，所述方法包括步驟：

步驟一：取生物質顆粒，并加入FeCl₃溶液中，常溫攪拌20～24h后，再水浴加熱，于80℃浸泡6～10h；

步驟二：過濾分離，將濾渣于60～80℃烘干至恒重，研磨，并過100目篩，得生物質粉末；

步驟三：將生物質粉末放入管式爐中，通氮氣保護，并升溫至600～900℃，并于600～900℃保溫1～2h，保溫結束后自然冷卻至室溫，得到改性生物炭，并密封保存。

所述生物炭制備方法中，所述步驟一中，所述FeCl₃溶液中，FeCl₃.6H₂O的質量為生物質顆粒重量的8～15％。

所述生物炭制備方法中，所述步驟一中，所述生物質顆粒為生物枝干破壁粉碎，并過100目篩后得到的生物質顆粒。

所述生物炭制備方法中，所述步驟一中，所述生物枝干在破壁前還用需用水清洗、烘干，并于80℃恒重。

所述生物炭制備方法中，所述生物枝干為荔枝枝干。

所述生物炭制備方法中，所述步驟三中，管式爐的升溫速度為10℃/min。