CN108101142B - 一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法 - Google Patents

一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108101142B
CN108101142B CN201711385026.2A CN201711385026A CN108101142B CN 108101142 B CN108101142 B CN 108101142B CN 201711385026 A CN201711385026 A CN 201711385026A CN 108101142 B CN108101142 B CN 108101142B
Authority
CN
China
Prior art keywords
biomass charcoal
sample
solution
ammonia nitrogen
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711385026.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108101142A (zh
Inventor
胡锋平
王敏
邱风仙
彭小明
张涛
戴红玲
罗文栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Jiaotong University
Original Assignee
East China Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Jiaotong University filed Critical East China Jiaotong University
Priority to CN201711385026.2A priority Critical patent/CN108101142B/zh
Publication of CN108101142A publication Critical patent/CN108101142A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108101142B publication Critical patent/CN108101142B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于水污染控制材料技术领域，公开了一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法，所述生物质炭氨氮处理材料由生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒组成；所述生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒的质量比为50：2～5：1～5。本发明的原材料易获取且表面生长组分和结构可控，通过增加比表面积来提高吸附性能，通过铜铝协同作用降解氨氮。生物质炭以蓝藻、绿藻、硅藻为前驱体，达到以废治废、可持续发展的目的，且具有制备成本低廉、稳定、无二次污染等特点。

Description

一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法
技术领域
本发明属于水污染控制材料技术领域，尤其涉及一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法。
背景技术
随着工业化的发展，水污染状况越来越严重，特别是水中氨氮含量逐年增高，导致水体富营养化，海洋发生赤潮，湖泊、河流等藻类大量生长，使水体中的溶解氧急剧下降，水中生物大量死亡，水体生态平衡被严重破坏，因此迫切需要寻找高效、快速去除氨氮的材料与制备方法。传统去除氨氮的方法有空气吹托法，生物处理工艺，电化学氧化，折点加氯法和离子交换法，但这些方法始终存在一些缺陷，比如空气吹脱法是使氨氮以氨气的形式从水体溢出到大气当中，会污染空气；生物处理工艺由于周期长，处理流程复杂产生大量污泥导致二次污染；电化学氧化在去除氨氮的过程中始终保持电极的通电状态，并且经常更换电极，引起操作复杂且浪费大量的能量；离子交换法成本由于太高而不能大规模生产以及折点加氯法在水体中会产生三氯甲烷等致癌物质，危害人体健康。为了克服这些缺点，具有高效、稳定、价格低廉、可重复利用及无二次污染的生物质炭引起广泛的关注。生物质炭材料由于其比表面积高，吸附性能好而被广泛应用于水处理领域，采用富营养化引起的藻类作为生物质炭前驱体，经过炭化、原位生长氧化铝和氧化铜得到具有吸附、催化性能于一体的生物质炭氨氮处理材料，不仅能够利用富营养化所带来的恶性产物，变废为宝，而且经过简单处理能够去除水中氨氮，达到以废治废的目的，比如绿藻中的浒苔是常见的富营养化产物之一，充分利用浒苔的生物价值，将其转化为生物质炭材料运用于水处理领域，符合可持续发展的要求。单纯的生物质炭材料表现出一定的吸附能力，但是由于生物质炭材料仅仅通过孔道进行吸附，导致其吸附量不大，去除效果不明显，因此更加不能够满足日益增长的氨氮浓度，所以需要通过制备吸附-催化双功能材料来解决目前所面临的污染程度，这样通过降低水体中氨氮浓度来减少富营养化湖泊、河流、水库的数量，从而达到保护饮用水源的目的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种生物质炭氨氮处理材料，所述生物质炭氨氮处理材料由生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒组成；
所述生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒的质量比为50：2～5：1～5。
进一步，所述生物质炭材料前驱体为蓝藻、绿藻、硅藻的一种或多种的组合；
所述生物质炭材料为片状结构，厚度为500nm～5μm。
进一步，所述分级结构Al2O3纳米片由生物质炭表面涂覆铝溶胶，再通过晶体原位生长和高温煅烧而成，尺寸为100nm～1μm；
CuO纳米颗粒由生物质炭和分级结构Al2O3纳米片吸附后的铜离子，经高温煅烧而成，尺寸为50nm～500nm。
本发明的另一目的在于提供一种所述生物质炭氨氮处理材料的制备方法，所述生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括：
步骤一，按每100mL碱溶液加入5～10g生物质原材料计，生物质原材料加入到质量分数为2wt％～8wt％的碱溶液中，在50～80℃环境下，搅拌2～6h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干；配制1wt％～10wt％的NaClO2溶液，用酸溶液将pH值调节为2～4；烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在60～85℃的环境下，搅拌3～5h，用去离子水和乙醇清洗至中性，在60～80℃的烘箱中干燥4～6h后得预处理样品；
步骤二，取出样品置于体积分数为0.5％～5％的HNO3溶液中，在60～90℃的环境中活化2～6h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性；按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶，样品加入铝溶胶中密封浸泡1～2h；用去离子水清洗至中性，重复进行5～40次，50～70℃下干燥8～10h后置于管式炉内以2～10℃/min的升温速率升至400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料；
步骤三，按引导剂与样品的摩尔比为1：4～4：1，置于50～200ml的反应釜中，100～180℃下水热反应8～12h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，在50～90℃的烘箱中下干燥4～6h，放入管式炉内以2～10℃/min的升温速率升到400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料；
步骤四，样品在0.1mol/L以上的铜溶液中浸泡2～6h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，重复进行2～40次后在50～70℃的烘箱中干燥4～6h；置于管式炉内以2～10℃/min的升温速率升到400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
进一步，所述步骤一中碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合；
所述酸溶液为盐酸、硝酸、醋酸、稀硫酸中的一种或多种的组合。
进一步，所述步骤二中铝溶胶为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种的组合。
进一步，所述步骤三中引导剂为六亚甲基四胺、尿素、乙二胺中的一种或者多种的组合。
进一步，所述步骤四中铜溶液为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种的组合。
本发明的原材料易获取且表面生长组分和结构可控，通过增加比表面积来提高吸附性能，通过铜铝协同作用降解氨氮。生物质炭以蓝藻、绿藻、硅藻为前驱体，达到以废治废、可持续发展的目的，且具有制备成本低廉、稳定、无二次污染等特点。分级结构Al2O3纳米片能够增加生物质炭的比表面积，提高吸附性能。分级结构Al2O3纳米片与CuO纳米颗粒构成多层次纳米结构，使铜和铝产生偶合效应和协同作用，生物质炭和Al2O3吸附氨氮，再通过铜铝的协同效应降解氨氮，降低水体中的氨氮浓度。将制备的材料用于去除模拟氨氮废水，实验结果表明，其吸附量达100mg/g-150mg/g，去除率在90％以上，为实际应用提供了可靠地理论和实际支撑。
附图说明
图1是本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法流程图；
图2是本发明实施例提供的分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料(20μm)的材料表征图；
图3是本发明实施例提供的分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料(10μm)的材料表征图；
图4是本发明实施例提供的分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料(5μm)的材料表征图；
图5是本发明实施例提供的分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料(2μm)的材料表征图；
图6是本发明实施例提供的分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料(1μm)的材料表征图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
Al2O3由于具有一定的吸附性能，在生物质炭材料上生长Al2O3线、Al2O3片、Al2O3簇状和Al2O3花状结构，不仅能够增加生物质炭的比表面积和吸附性能，而且能够重复利用，与此同时，在氧化铝表面富集Cu单质或者CuO颗粒、棒状CuO，使得铜和铝产生偶合效应和协同作用，生物质炭和Al2O3吸附氨氮，再通过铜铝的协同效应降解氨氮，降低水体中的氨氮浓度。因此，将铝盐和铜盐与生物质炭材料相结合，形成Al2O3-CuO/生物质炭复合材料，具有独特的吸附和催化性能且能高效、快速的去除氨氮，是一种很有前景的氨氮去除材料，它的研究和应用具有潜在的经济效益和社会效益。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料由生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒组成。
生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒的质量比为50：2～5：1～5。分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒具有多层次纳米结构，对氨氮具有协同吸附和催化功能。
生物质炭材料前驱体为蓝藻、绿藻、硅藻的一种或多种的组合；生物质炭材料为片状结构，厚度为500nm～5μm。
分级结构Al2O3纳米片由生物质炭表面涂覆铝溶胶，再通过晶体原位生长和高温煅烧而成，尺寸为100nm～1μm；CuO纳米颗粒由生物质炭和分级结构Al2O3纳米片吸附后的铜离子，经高温煅烧而成，尺寸为50nm～500nm。
如图1所示，本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
S101：按每100mL碱溶液加入5～10g生物质原材料计，将生物质原材料加入到质量分数为2wt％～8wt％的碱溶液中，在50～80℃环境下，搅拌2～6h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干；配制1wt％～10wt％的NaClO2溶液，用酸溶液将pH值调节为2～4，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在60～85℃的环境下，搅拌3～5h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在60～80℃的烘箱中干燥4～6h后得预处理样品；
S102：取出样品置于体积分数为0.5％～5％的HNO3(65％～68％)溶液中，在60～90℃的环境中活化2～6h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性；按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入铝溶胶中密封浸泡1～2h，然后用去离子水清洗至中性，重复进行5～40次，50～70℃下干燥8～10h后置于管式炉内以2～10℃/min的升温速率升至400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料；
S103：按引导剂与样品的摩尔比为1：4～4：1计，置于50～200ml的反应釜中，100～180℃下水热反应8～12h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在50～90℃的烘箱中下干燥4～6h，再放入管式炉内以2～10℃/min的升温速率升到400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料；
S104：将上述样品在0.1mol/L以上的铜溶液中浸泡2～6h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行2～40次后在50～70℃的烘箱中干燥4～6h，最后置于管式炉内以2～10℃/min的升温速率升到400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
在本发明的优选实施例中：步骤S101碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合；酸溶液为盐酸、硝酸、醋酸、稀硫酸中的一种或多种的组合。
在本发明的优选实施例中：步骤S102铝溶胶为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种的组合。
在本发明的优选实施例中：步骤S103引导剂为六亚甲基四胺、尿素、乙二胺中的一种或者多种的组合。
在本发明的优选实施例中：步骤S104铜溶液为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种的组合。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1：
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
a)每100mL碱溶液加入5g生物质原材料，将蓝藻加入到质量分数为5wt％的氢氧化钠溶液中，在50℃环境下，搅拌2h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干。配制1wt％的NaClO2溶液，用盐酸将pH值调节为2，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在60℃的环境下，搅拌3h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在60℃的烘箱中干燥4h后得预处理样品。
b)取出样品置于体积分数为0.5％的HNO3(65％～68％)溶液中，在60℃的环境中活化2h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性。按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入由氯化铝制得的铝溶胶中中密封浸泡1h，然后用去离子水清洗至中性，此过程重复进行5次，50℃下干燥8h后置于管式炉内以2℃/min的升温速率升至400℃，持续2h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料。
c)按引导剂与样品的摩尔比为1：4计，置于100mL的反应釜中，100℃下水热反应8h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在50℃的烘箱中下干燥4h，再放入管式炉内以2℃/min的升温速率升到400℃，持续2h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料。
d)将上述样品在0.5mol/L的硝酸铜溶液中浸泡2h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行2次后在50℃的烘箱中干燥4h，最后置于管式炉内以2℃/min的升温速率升到400℃，持续2h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
实施例2：
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
a)每100mL碱溶液加入6g生物质原材料计，将浒苔加入到质量分数为6wt％的氢氧化钾溶液中，在55℃环境下，搅拌3h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干。配制3wt％的NaClO2溶液，用硝酸将pH值调节为2，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在65℃的环境下，搅拌3h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在65℃的烘箱中干燥4h后得预处理样品。
b)取出样品置于体积分数为1％的HNO3(65％～68％)溶液中，在70℃的环境中活化3h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性。按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入由硝酸铝制得的铝溶胶中中密封浸泡1h，然后用去离子水清洗至中性，此过程重复进行10次，55℃下干燥8h后置于管式炉内以4℃/min的升温速率升至500℃，持续3h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料。
c)按引导剂与样品的摩尔比为3：4计，置于100mL的反应釜中，120℃下水热反应9h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在60℃的烘箱中下干燥4h，再放入管式炉内以4℃/min的升温速率升到500℃，持续3h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料。
d)将上述样品在0.2mol/L的氯化铜溶液中浸泡3h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行10次后在50℃的烘箱中干燥4h，最后置于管式炉内以4℃/min的升温速率升到500℃，持续3h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
实施例3：
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
a)每100mL碱溶液加入7g生物质原材料计，将硅藻加入到质量分数为5wt％的氢氧化钠溶液中，在60℃环境下，搅拌4h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干。配制5wt％的NaClO2溶液，用醋酸将pH值调节为3，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在70℃的环境下，搅拌4h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在70℃的烘箱中干燥5h后得预处理样品。
b)取出样品置于体积分数为2％的HNO3(65％～68％)溶液中，在75℃的环境中活化4h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性。按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入由硫酸铝制得的铝溶胶中中密封浸泡1.5h，然后用去离子水清洗至中性，此过程重复进行15次，60℃下干燥9h后置于管式炉内以6℃/min的升温速率升至600℃，持续4h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料。
c)按引导剂与样品的摩尔比为1：1计，置于100mL的反应釜中，140℃下水热反应10h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在70℃的烘箱中下干燥5h，再放入管式炉内以6℃/min的升温速率升到600℃，持续4h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料。
d)将上述样品在0.6mol/L的硫酸铜溶液中浸泡4h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行20次后在60℃的烘箱中干燥5h，最后置于管式炉内以6℃/min的升温速率升到600℃，持续4h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
实施例4：
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
a)每100mL碱溶液加入8g生物质原材料计，将绿藻加入到质量分数为8wt％的氢氧化钠溶液中，在70℃环境下，搅拌5h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干。配制7wt％的NaClO2溶液，用稀硫酸将pH值调节为3，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在75℃的环境下，搅拌4h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在75℃的烘箱中干燥5h后得预处理样品。
b)取出样品置于体积分数为3％的HNO3(65％～68％)溶液中，在80℃的环境中活化5h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性。按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入由氯化铝、硝酸铝制得的铝溶胶中中密封浸泡1.5h，然后用去离子水清洗至中性，此过程重复进行20次，65℃下干燥9h后置于管式炉内以8℃/min的升温速率升至700℃，持续5h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料。
c)引导剂与样品的摩尔比为7：4，置于100mL的反应釜中，160℃下水热反应11h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在80℃的烘箱中下干燥5h，再放入管式炉内以8℃/min的升温速率升到700℃，持续5h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料。
d)将上述样品在0.8mol/L的醋酸铜溶液中浸泡5h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行25次后在65℃的烘箱中干燥5h，最后置于管式炉内以8℃/min的升温速率升到700℃，持续5h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
实施例5：
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
a)每100mL碱溶液加入9g生物质原材料计，将蓝藻加入到质量分数为6wt％的氢氧化钠、氢氧化钾混合溶液中，在75℃环境下，搅拌6h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干。配制9wt％的NaClO2溶液，用盐酸、硝酸将pH值调节为4，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在80℃的环境下，搅拌5h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在80℃的烘箱中干燥6h后得预处理样品。
b)取出样品置于体积分数为4％的HNO3(65％～68％)溶液中，在85℃的环境中活化6h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性。按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入由硝酸铝、硫酸铝制得的铝溶胶中中密封浸泡2h，然后用去离子水清洗至中性，此过程重复进行30次，70℃下干燥10h后置于管式炉内以10℃/min的升温速率升至800℃，持续6h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料。
c)引导剂与样品的摩尔比为5：2，置于150mL的反应釜中，180℃下水热反应12h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在90℃的烘箱中下干燥6h，再放入管式炉内以10℃/min的升温速率升到800℃，持续6h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料。
d)将上述样品在1mol/L的硝酸铜、氯化铜混合溶液中浸泡6h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行30次后在70℃的烘箱中干燥6h，最后置于管式炉内以10℃/min的升温速率升到800℃，持续6h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
实施例6：
本发明实施例提供的生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括以下步骤：
a)每100mL碱溶液加入10g生物质原材料计，将绿藻加入到质量分数为5wt％的氢氧化钠、氢氧化钾混合溶液中，在80℃环境下，搅拌6h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干。配制10wt％的NaClO2溶液，用盐酸、硝酸、醋酸将pH值调节为4，将上述烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在85℃的环境下，搅拌5h，然后用去离子水和乙醇清洗至中性，在80℃的烘箱中干燥6h后得预处理样品。
b)取出样品置于体积分数为5％的HNO3(65％～68％)溶液中，在90℃的环境中活化6h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性。按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶计，将样品加入由氯化铝、硝酸铝、硫酸铝制得的铝溶胶中中密封浸泡2h，然后用去离子水清洗至中性，此过程重复进行40次，70℃下干燥10h后置于管式炉内以10℃/min的升温速率升至800℃，持续6h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料。
c)引导剂与样品的摩尔比为4：1，置于150mL的反应釜中，180℃下水热反应12h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在90℃的烘箱中下干燥6h，再放入管式炉内以10℃/min的升温速率升到800℃，持续6h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料。
d)将上述样品在0.4mol/L的硝酸铜、氯化铜、硫酸铜溶液中浸泡6h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，该过程重复进行40次后在70℃的烘箱中干燥6h，最后置于管式炉内以10℃/min的升温速率升到800℃，持续6h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种生物质炭氨氮处理材料的制备方法，其特征在于，所述生物质炭氨氮处理材料由生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒组成；
所述生物质炭、分级结构Al2O3纳米片和CuO纳米颗粒的质量比为50：2～5：1～5；
所述生物质炭材料前驱体为蓝藻、绿藻、硅藻的一种或多种的组合；
所述生物质炭材料为片状结构，厚度为500nm～5μm；
所述分级结构Al2O3纳米片由生物质炭表面涂覆铝溶胶，再通过晶体原位生长和高温煅烧而成，尺寸为100nm～1μm；
CuO纳米颗粒由生物质炭和分级结构Al2O3纳米片吸附后的铜离子，经高温煅烧而成，尺寸为50nm～500nm；
所述生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括：
步骤一，按每100mL碱溶液加入5～10g生物质原材料计，生物质原材料加入到质量分数为2wt％～8wt％的碱溶液中，在50～80℃环境下，搅拌2～6h后，取出并用去离子水洗涤至中性，烘干；配制1wt％～10wt％的NaClO2溶液，用酸溶液将pH值调节为2～4；烘干样品分散在NaClO2溶液中进行漂白，在60～85℃的环境下，搅拌3～5h，用去离子水和乙醇清洗至中性，在60～80℃的烘箱中干燥4～6h后得预处理的样品；
步骤二，取出样品置于体积分数为0 .5％～5％的HNO3溶液中，在60～90℃的环境中活化2～6h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性；按5g样品溶于50～200ml的铝溶胶，样品加入铝溶胶中密封浸泡1～2h；用去离子水清洗至中性，重复进行5～40次，50～70℃下干燥8～10h后置于管式炉内以2～10℃/min的升温速率升至400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得Al2O3/生物质炭材料；
步骤三，按引导剂与样品的摩尔比为1：4～4：1置于50～200ml的反应釜中，100～180℃下水热反应8～12h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，在50～90℃的烘箱中下干燥4～6h，放入管式炉内以2～10℃/min的升温速率升到400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得分级结构Al2O3/生物质炭材料；
步骤四，样品在浓度0 .1mol/L以上的铜溶液中浸泡2～6h，过滤后用去离子水和乙醇清洗至中性，重复进行2～40次后在50～70℃的烘箱中干燥4～6h；置于管式炉内以2～10℃/min的升温速率升到400～800℃，持续2～6h，自然冷却后得到分级结构Al2O3-CuO/生物质炭材料；
所述步骤一中碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合；
所述酸溶液为盐酸、硝酸、醋酸、稀硫酸中的一种或多种的组合。
2.如权利要求1所述的生物质炭氨氮处理材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中铝溶胶为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种的组合。
3.如权利要求1所述的生物质炭氨氮处理材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中引导剂为六亚甲基四胺、尿素、乙二胺中的一种或者多种的组合。
4.如权利要求1所述的生物质炭氨氮处理材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中铜溶液为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种的组合。
CN201711385026.2A 2017-12-20 2017-12-20 一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法 Active CN108101142B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711385026.2A CN108101142B (zh) 2017-12-20 2017-12-20 一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711385026.2A CN108101142B (zh) 2017-12-20 2017-12-20 一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108101142A CN108101142A (zh) 2018-06-01
CN108101142B true CN108101142B (zh) 2021-07-09

Family

ID=62210526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711385026.2A Active CN108101142B (zh) 2017-12-20 2017-12-20 一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108101142B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109092282A (zh) * 2018-08-16 2018-12-28 华东交通大学 一种分级结构生物质炭纤维/TiO2光催化降解氨氮材料及其制备方法
CN109020156A (zh) * 2018-08-27 2018-12-18 成都信息工程大学 一种提高城市污水处理厂污泥脱水能力的方法
CN109329040A (zh) * 2018-10-15 2019-02-15 中国水产科学研究院黄海水产研究所 一种凡纳滨对虾工厂化养殖的氨氮生物转化方法
CN110304754B (zh) * 2019-03-19 2021-11-23 中国电子系统工程第二建设有限公司 一种高浓度含氟废水深度处理方法
CN111185214A (zh) * 2020-01-08 2020-05-22 西北大学 氧化铝生物质炭复合材料、其制备方法与应用
CN111905694A (zh) * 2020-07-23 2020-11-10 江苏大学 铜铝双金属氧化物改性榴莲壳生物质炭纤维复合材料的制备及去除水中氨氮的应用
CN111974348A (zh) * 2020-07-23 2020-11-24 江苏大学 铜铝双金属氧化物改性竹炭纤维复合材料的制备及其去除水中氨氮的应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101780952A (zh) * 2010-03-26 2010-07-21 上海交通大学 负载功能氧化物多孔炭的制备方法
CN104056601A (zh) * 2014-06-26 2014-09-24 常州大学 一种去除微污染水体中低浓度氨氮吸附材料制备方法
CN104138743B (zh) * 2014-07-23 2017-04-19 河海大学 一种藻基磁性活性炭材料的制备方法及应用
CN104549156B (zh) * 2015-01-28 2017-06-06 中南大学 一种负载氧化铝的介孔碳材料及其应用方法
WO2017173176A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Entropy Solutions Llc Microencapsulated composite phase change materials
CN106512936B (zh) * 2016-11-11 2018-10-02 镇江市高等专科学校 一种水热法制备除氟吸附剂及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108101142A (zh) 2018-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108101142B (zh) 一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法
Moazeni et al. Hydrothermal synthesis and characterization of titanium dioxide nanotubes as novel lithium adsorbents
Wan et al. Facile synthesis of mesoporous NiCo2O4 fibers with enhanced photocatalytic performance for the degradation of methyl red under visible light irradiation
He et al. Controllable synthesis, characterization, and CO oxidation activity of CeO2 nanostructures with various morphologies
Chen et al. Magnetic recyclable lanthanum-nitrogen co-doped titania/strontium ferrite/diatomite heterojunction composite for enhanced visible-light-driven photocatalytic activity and recyclability
CN102030371B (zh) 一种高长径比的二氧化锰纳米线的制备方法
CN110252352B (zh) 一种碳量子点修饰钨酸铋/有序大孔氟掺杂氧化锡复合光催化剂及其制备方法和应用
CN103240073B (zh) 一种Zn2+掺杂BiVO4可见光催化剂及其制备方法
CN110898794B (zh) 一种锂离子筛的制备方法
CN109012724A (zh) 一种CoMoO4/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用
CN112958061B (zh) 一种氧空位促进直接Z机制介孔Cu2O/TiO2光催化剂及其制备方法
CN111604083B (zh) 含氧空位钨酸铋/富氧结构的石墨型氮化碳复合光催化材料及其制备方法和应用
CN114950502B (zh) 一种具有光催化析氢活性和稳定性的纳米棒状红磷光催化剂的制备方法
CN110694645A (zh) 硫化铟锌纳米片/管状氧化锡异质结及其制备方法与在降解去除水体污染物中的应用
Ling et al. Enhanced photocatalytic activity of TiO2 by micrometer-scale flower-like morphology for gaseous elemental mercury removal
Zhang et al. Raspberry-like TiO 2 hollow spheres consisting of small nanocrystals towards efficient NO removal
CN102504249A (zh) 有序介孔二氧化锰/导电聚苯胺复合材料的制备方法
Lin et al. High-performance α-Bi2O3/CdS heterojunction photocatalyst: innovative design, electrochemical performance and DFT calculation
CN113908802A (zh) 一种用于有机阴离子染料吸附的铜基复合物
CN111135839B (zh) 一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用
CN107051465A (zh) 一种多元金属离子掺杂纳米氧化铁光解水催化剂制备方法
CN109603861B (zh) Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂及其制备方法和应用
CN109078644B (zh) 石墨烯负载Bi-BiOCl-TiO2光催化剂及制法
CN110918085A (zh) 一种多孔wo3/c纳米片介孔复合光催化剂的制备方法
CN103028399B (zh) 一种氧化铝微球空气净化剂、制备方法及其用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant