CN108786738A - 一种镁盐改性生物炭及其应用 - Google Patents
一种镁盐改性生物炭及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108786738A CN108786738A CN201810714274.5A CN201810714274A CN108786738A CN 108786738 A CN108786738 A CN 108786738A CN 201810714274 A CN201810714274 A CN 201810714274A CN 108786738 A CN108786738 A CN 108786738A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium salts
- modification biological
- biological charcoal
- salts modification
- magnesium
- 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.)
- Pending
Links
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 52
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 30
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 9
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 4
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 4
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 4
- 235000015099 wheat brans Nutrition 0.000 claims description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- -1 1 h Chemical compound 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005273 Canna coccinea Nutrition 0.000 description 1
- 240000008555 Canna flaccida Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical compound [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
- B01J20/046—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing halogens, e.g. halides
-
- 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
-
- 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
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/485—Plants or land vegetals, e.g. cereals, wheat, corn, rice, sphagnum, peat moss
-
- 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
-
- 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
- C02F2101/163—Nitrates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
本发明属于生物环保技术领域，具体是涉及一种镁盐改性生物炭及其应用。本发明操作简单，制造成本低廉，能够大规模工业化生产，有助于水环境污染管控和治理。本发明镁盐改性生物炭的制备方法为：1）原材料的预处理，选取农林废弃物，置于氢氧化钠溶液浸泡，进而蒸馏水清洗至中性后80‑105°C烘干，粉碎至粒径小于2 mm；2）镁盐改性生物炭的制备：镁盐改性生物炭的制备：将步骤1）所得的产物和氯化镁溶液以质量体积比为1:15‑1:25 g/ml在氯化镁溶液中浸渍1‑12 h，进而超声0.5‑1 h，并于80‑105°C烘干；3）将步骤2所得的产物在氮气氛围下高温裂解制得镁盐改性生物炭。
Description
一、技术领域：
本发明属于生物环保技术领域，具体是涉及一种镁盐改性生物炭及其应用。
二、背景技术：
当前，水资源日益匮乏，污染水体的综合治理和水环境修复的关注度逐年增加。其中由于农业生产中过度使用氮肥以及日常生活和工业生产中污水的肆意排放，导致地下水和地表水体中硝态氮和铵态氮浓度增加异常迅速，水体富营养化问题日趋严重。水环境中大量增加的氨氮会加剧溶解氧的消耗，危害水生生物的生命活动。而硝酸盐不仅会抑制植物的生长，同时危害人体健康，引发癌症和智力下降等疾病。因此寻找经济有效的去除方法成为当下环境治理中的重点。
近年来的研究表明，吸附法被证明是一种有效的去除水体硝态氮和铵态氮的环保方法，作为水处理的深度处理工艺而得到广泛的应用。其中寻找一种经济有效的吸附剂成为了当前推动技术发展的关键。生物炭作为一种新型的环保修复材料，具有比表面积大，孔隙度高，富含表面官能团和较强的离子交换能力，在去除水中污染物中有较强的应用潜力。然而传统生物炭吸附效率低下，且生物炭由于表面呈电负性，可以吸附水体中带正电荷的铵氮，但对水体中阴离子如硝酸根等的吸附效果并不理想。因此通过对吸附材料的制备技术深入探索，开发可以高效同时吸附水体硝态氮和铵态氮的新型吸附材料具有重要的实际意义。
利用金属氧化物对生物炭进行表面改性，可以提高生物炭的吸附效率。近年来以取得多方面的研究成果。CN 104923153 A公布了利用美人蕉制备的生物炭能同时吸附水体中氨氮和镉的制备方法，但仅限于去除水体氨氮。CN 10564874 A公布氯化镁浸泡玉米芯制备改性生物炭的方法，但仅限于去除水体硝酸盐氮。CN 107213870 A公布了氯化镁浸泡农林废弃物制备生物炭可以提高生物炭对水体中重金属镉和砷的吸附能力，但没有涉及水体中氨氮和硝态氮吸附能力的优化探索。CN 1031303 A公布了利用金属离子溶液如三价铁溶液、二价铁溶液、铜离子溶液和铝离子溶液改性农林废弃物，进而制得生物炭应用于农业面源污染中沟塘水去除氨氮和硝态氮。然而其改性生物炭负载的重金属离子在土壤中具有潜在的重金属环境风险。CN 105854805 A提出利用再力花粉为原材料制备改性生物炭，进而用海藻酸钠作为包埋剂制成生物炭微球，去除水体磷，然而收到原材料产地及花粉产量限制，未能涉及其他农林废弃物。CN 06277166 A公布的制备方法是先炭化得到生物炭，进而与镁盐溶液混合改性，而先浸泡于镁盐溶液后裂解则更能使得金属盐牢固的附着于生物炭表面，提高对阴离子的吸附能力。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种镁盐改性生物炭及其应用，本发明操作简单，制造成本低廉，能够大规模工业化生产，有助于水环境污染管控和治理。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的镁盐改性生物炭的制备方法为：
1）原材料的预处理，选取农林废弃物，置于氢氧化钠溶液浸泡，进而蒸馏水清洗至中性后80-105°C烘干，粉碎至粒径小于2 mm；
2）镁盐改性生物炭的制备：镁盐改性生物炭的制备：将步骤1）所得的产物和氯化镁溶液以质量体积比为1:15-1:25 g/ml在氯化镁溶液中浸渍1-12 h，进而超声0.5-1 h，并于80-105°C烘干；
3）将步骤2所得的产物在氮气氛围下高温裂解制得镁盐改性生物炭。
所述的步骤1）中农林废弃物为玉米秸秆，小麦秸秆，麦糠或锯末。
所述的步骤2）中的氯化镁溶液浓度为0.1-5 mol/L，优选为0.5-0.7 mol/L，更优选为0.6 mol/L。
所述的步骤3）中裂解的升温速率为10 °C/min，裂解温度为500-600°C，裂解温度持续时间为3-5h。
所述的镁盐改性生物炭用于污水中除去水体中NO3 -和NH4 +的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
1）本发明对包括玉米秸秆，小麦秸秆，麦糠或锯末等农林废弃物进行资源化利用制备吸附材料生物炭，并通过氯化镁溶液改性提高其吸附效率，得到改性生物炭高效吸附剂；
2）本发明采用价廉易得的农林废弃物为原料，可以在一定程度上控制农业有机固体废物污染，减轻了农业废弃物的处理压力，实现农林废弃物的高值化利用，变废为宝，有望商品化生产；
3）本发明制得的镁盐改性生物炭，对于水体中普遍存在的氨氮和硝态氮具有显著的吸附效力，并且可以实现同时吸附，提高了处理效率，有利于水污染治理，具有较好的应用前景。
四、具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定：
本发明提供一种镁盐改性生物炭的制备方法的步骤为：
一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的镁盐改性生物炭的制备方法为：
1）原材料的预处理，选取农林废弃物，置于氢氧化钠溶液浸泡，进而蒸馏水清洗至中性后80-105°C烘干，粉碎至粒径小于2 mm；
2）镁盐改性生物炭的制备：镁盐改性生物炭的制备：将步骤1）所得的产物和氯化镁溶液以质量体积比为1:15-1:25 g/ml在氯化镁溶液中浸渍1-12 h，进而超声0.5-1 h，并于80-105°C烘干；
3）将步骤2所得的产物在氮气氛围下高温裂解制得镁盐改性生物炭。
所述的步骤1）中农林废弃物为玉米秸秆，小麦秸秆，麦糠或锯末。
所述的步骤2）中的氯化镁溶液浓度为0.1-5 mol/L，优选为0.5-0.7 mol/L，更优选为0.6 mol/L。
所述的步骤3）中裂解的升温速率为10 °C/min，裂解温度为500-600°C，裂解温度持续时间为3-5h。
所述的镁盐改性生物炭用于污水中除去水体中NO3 -和NH4 +的应用。
实施例1：
将采集的农林废弃物秸秆在0.5 mol/L氢氧化钠浸泡1 h，蒸馏水冲洗至中性，烘干后粉碎至粒径小于2 mm，进而将粉碎后的原材料于0.6 mol/L氯化镁溶液以质量体积比1:20g/ml浸泡12 h，然后超声1 h，80-105 °C烘干。
将烘干后的原材料置于坩埚中于10 °C/min的升温速率升至550 °C，保持5 h，自然冷却至室温后取出。进而磨细，过0.12 mm尼龙网筛后完成制备，得到的镁盐改性生物炭。
应用效果：通过上述制备得到的镁盐改性生物炭，投加到含有高铵态氮(1000 mg/L)和硝态氮(100 mg/L)的水溶液中，pH在3-9范围内，投加浓度为5 g/L，置于恒温摇床上，于23.0±0.2 °C温度范围内以120 r/min振荡5 h。结果显示镁盐改性生物炭可以有效地同时吸附水体中铵态氮和硝态氮，硝态氮吸附量为7.73±0.31 mg/g，氨氮吸附量为59.79±0.97 mg/g。
实施例2：
将采集的农林废弃物秸秆在0.6 mol/L氢氧化钠浸泡0.5 h，蒸馏水冲洗至中性，烘干后粉碎至粒径小于2 mm，进而将粉碎后的原材料分别和0.5 mol/L氯化镁溶液以质量体积比1:15 g/ml浸泡12 h，然后超声1 h，80-105 °C烘干。
将烘干后的原材料置于坩埚中于10 °C/min的升温速率升至500 °C，保持5 h，自然冷却至室温后取出。进而磨细，过0.12 mm尼龙网筛后完成制备，得到的镁盐改性生物炭。
应用效果：通过上述制备得到的镁盐改性生物炭，投加到含有高铵态氮(1000 mg/L)和硝态氮(100 mg/L)的水溶液中，pH在3-9范围内，投加浓度为5 g/L，置于恒温摇床上，于23.0±0.2 °C温度范围内以120 r/min振荡5 h。结果显示镁盐改性生物炭可以有效地同时吸附水体中铵态氮和硝态氮，硝态氮吸附量为7.01±0.24 mg/g，铵态氮吸附量为52.53±0.33 mg/g。
实施例3：
将采集的农林废弃物秸秆在0.2 mol/L氢氧化钠浸泡1 h，蒸馏水冲洗至中性，烘干后粉碎至粒径小于2 mm，进而将粉碎后的原材料分别和0.7 mol/L氯化镁溶液以质量体积比1:25 g/ml浸泡8 h，然后超声0.5 h，80-105 °C烘干。
将烘干后的原材料置于坩埚中于10 °C/min的升温速率升至600 °C，保持5 h，自然冷却至室温后取出。进而磨细，过0.12 mm尼龙网筛后完成制备，得到的镁盐改性生物炭。
应用效果：通过上述制备得到的镁盐改性生物炭，投加到含有高铵态氮(1000 mg/L)和硝态氮(100 mg/L)的水溶液中，pH在3-9范围内，投加浓度为5 g/L，置于恒温摇床上，于23.0±0.2 °C温度范围内以120 r/min振荡5 h。结果显示镁盐改性生物炭可以有效地同时吸附水体中铵态氮和硝态氮，硝态氮吸附量为6.44±0.55 mg/g，铵态氮吸附量为51.55±0.45 mg/g。
实施例4：
将采集的农林废弃物木屑在0.5 mol/L氢氧化钠浸泡1 h，蒸馏水冲洗至中性，烘干后粉碎至粒径小于2 mm，进而将粉碎后的原材料分别和0.6 mol/L氯化镁溶液以质量体积比1:25 g/ml浸泡12 h，然后超声1 h，80-105 °C烘干。
将烘干后的原材料置于坩埚中于10 °C/min的升温速率升至550 °C，保持5 h，自然冷却至室温后取出。进而磨细，过0.12 mm尼龙网筛后完成制备，得到的镁盐改性生物炭。
应用效果：通过上述制备得到的镁盐改性生物炭，投加到含有高铵态氮(1000 mg/L)和硝态氮(100 mg/L)的水溶液中，pH在3-9范围内，投加浓度为5 g/L，置于恒温摇床上，于23.0±0.2 °C温度范围内以120 r/min振荡10h。结果显示镁盐改性生物炭可以有效地同时吸附水体中铵态氮和硝态氮，硝态氮吸附量为6.56±0.28 mg/g，铵态氮吸附量为53.37±0.16 mg/g。
实施例5：
将采集的农林废弃物木屑在0.5 mol/L氢氧化钠浸泡1 h，蒸馏水冲洗至中性，烘干后粉碎至粒径小于2 mm，进而将粉碎后的原材料分别和0.7 mol/L氯化镁溶液以质量体积比1:15 g/ml浸泡12 h，然后超声1 h，80-105 °C烘干。
将烘干后的原材料置于坩埚中于10 °C/min的升温速率升至500 °C，保持3 h，自然冷却至室温后取出。进而磨细，过0.12 mm尼龙网筛后完成制备，得到的镁盐改性生物炭。
应用效果：通过上述制备得到的镁盐改性生物炭，投加到含有高铵态氮(1000 mg/L)和硝态氮(100 mg/L)的水溶液中，pH在3-9范围内，投加浓度为5 g/L，置于恒温摇床上，于23.0±0.2 °C温度范围内以120 r/min振荡5 h。结果显示镁盐改性生物炭可以有效地同时吸附水体中铵态氮和硝态氮，硝态氮吸附量为6.09±0.27mg/g，铵态氮吸附量为49.32±0.88 mg/g。
实施例6：
将采集的农林废弃物木屑在0.2 mol/L氢氧化钠浸泡1 h，蒸馏水冲洗至中性，烘干后粉碎至粒径小于2 mm，进而将粉碎后的原材料分别和0.5 mol/L氯化镁溶液以质量体积比1:20 g/ml浸泡12 h，然后超声1 h，80-105 °C烘干。
将烘干后的原材料置于坩埚中于10 °C/min的升温速率升至600 °C，保持4 h，自然冷却至室温后取出。进而磨细，过0.12 mm尼龙网筛后完成制备，得到的镁盐改性生物炭。
应用效果：通过上述制备得到的镁盐改性生物炭，投加到含有高铵态氮(1000 mg/L)和硝态氮(100 mg/L)的水溶液中，pH在3-9范围内，投加浓度为5 g/L，置于恒温摇床上，于23.0±0.2 °C温度范围内以120 r/min振荡5 h。结果显示镁盐改性生物炭可以有效地同时吸附水体中铵态氮和硝态氮，硝态氮最大吸附量为6.27±0.43 mg/g，铵态氮最大吸附量为54.07±0.34 mg/g。
Claims (5)
1.一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的镁盐改性生物炭的制备方法为：
1）原材料的预处理，选取农林废弃物，置于氢氧化钠溶液浸泡，进而蒸馏水清洗至中性后80-105°C烘干，粉碎至粒径小于2 mm；
2）镁盐改性生物炭的制备：镁盐改性生物炭的制备：将步骤1）所得的产物和氯化镁溶液以质量体积比为1:15-1:25 g/ml在氯化镁溶液中浸渍1-12 h，进而超声0.5-1 h，并于80-105°C烘干；
3）将步骤2所得的产物在氮气氛围下高温裂解制得镁盐改性生物炭。
2.根据权利要求1所述的一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的步骤1）中农林废弃物为玉米秸秆，小麦秸秆，麦糠或锯末。
3.根据权利要求1或2所述的一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的步骤2）中的氯化镁溶液浓度为0.1-5 mol/L，优选为0.5-0.7 mol/L，更优选为0.6 mol/L。
4.根据权利要求3所述的一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的步骤3）中裂解的升温速率为10 °C/min，裂解温度为500-600°C，裂解温度持续时间为3-5h。
5.如权利要求1所述的镁盐改性生物炭用于污水中除去水体中NO3 -和NH4 +的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810714274.5A CN108786738A (zh) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | 一种镁盐改性生物炭及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810714274.5A CN108786738A (zh) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | 一种镁盐改性生物炭及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108786738A true CN108786738A (zh) | 2018-11-13 |
Family
ID=64073111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810714274.5A Pending CN108786738A (zh) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | 一种镁盐改性生物炭及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108786738A (zh) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109603749A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 嘉应学院 | 一种改性稻草秸秆生物炭的制备方法及其应用 |
| CN109621895A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-16 | 安徽汇泽通环境技术有限公司 | 一种利用改性水生植物生物炭除水体中氮磷的方法 |
| CN110193348A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-03 | 湘潭大学 | 一种氮磷改性荷叶生物炭的制备方法及其应用 |
| CN110357722A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-10-22 | 西南大学 | 含有外生菌根真菌复合菌剂的生物有机肥 |
| CN110756167A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-07 | 河南师范大学 | 用于吸附废水中镉离子的改性生物炭的制备方法及其应用 |
| CN111054306A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-24 | 南京师范大学 | 一种改性生物炭及其制备方法与应用方法 |
| CN111495322A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-07 | 海南省农业科学院农产品加工设计研究所 | 一种红毛丹果皮改性生物炭及其制备方法和应用 |
| CN111760552A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-13 | 常州大学 | 一种可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制备方法及其应用 |
| CN111807450A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-23 | 长沙理工大学 | 一种治理排污口污染水体的装置和方法 |
| CN112266074A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-26 | 武汉工程大学 | 一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法 |
| CN112452296A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-09 | 厦门大学 | 一种用于处理含磷废水的生物粉剂及其制备方法 |
| CN113244888A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-13 | 内蒙古工业大学 | 一种改性褐煤基吸附材料及其制备方法和应用 |
| CN113244886A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-13 | 佛山科学技术学院 | 负载有纳米氧化镁的生物炭复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113371817A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-10 | 北京建筑大学 | 生物滞留装置及其混合填料用镁改性生物炭的制备方法 |
| CN113522241A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-22 | 北京科技大学 | 一种铁镁改性生物炭及其制备方法和用途 |
| CN113731357A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-12-03 | 神美科技有限公司 | 一种基于生物质炭的磷回收材料及其制备方法 |
| CN113856623A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-31 | 桂林理工大学 | 一种氯化镁改性桉木生物炭吸附剂的制备方法及应用 |
| CN114456809A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-10 | 福建农林大学 | 镁改性竹屑生物炭及其在土壤固碳减排中的应用 |
| CN114570330A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-03 | 福建稻田科技有限公司 | 一种生物炭材料及其快速净化畜禽养殖废水工艺 |
| CN114797767A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-29 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 一种改性叶生物炭及其制备方法和应用 |
| CN114853518A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-08-05 | 岭南生态文旅股份有限公司 | 一种生物滤池废料的处理方法 |
| CN115073206A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-20 | 昆明理工大学 | 一种同时制得生物炭和陶粒的复合陶粒制备方法 |
| CN115337904A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-15 | 华南农业大学 | 一种含镁生物炭的制备方法及其应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101618341A (zh) * | 2009-07-27 | 2010-01-06 | 西北农林科技大学 | 一种炭基固体酸催化剂及其制备方法 |
| WO2011097183A2 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Biologically activated biochar, methods of making biologically activated biochar, and methods of removing contaminants from water |
| CN103316632A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-25 | 重庆大学 | 一种芦竹生物炭、制备方法及强化氨氮吸附的方法 |
| CN104437361A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-03-25 | 东华大学 | 一种原位担载制备功能性生物炭的方法 |
| CN105664874A (zh) * | 2016-04-10 | 2016-06-15 | 武汉沃特工程技术有限公司 | 一种去除溶液中硝酸盐氮的生物炭吸附剂及其制备方法 |
| CN107213870A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-29 | 北京市农林科学院 | 一种载镁生物炭及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-07-03 CN CN201810714274.5A patent/CN108786738A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101618341A (zh) * | 2009-07-27 | 2010-01-06 | 西北农林科技大学 | 一种炭基固体酸催化剂及其制备方法 |
| WO2011097183A2 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Biologically activated biochar, methods of making biologically activated biochar, and methods of removing contaminants from water |
| CN103316632A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-25 | 重庆大学 | 一种芦竹生物炭、制备方法及强化氨氮吸附的方法 |
| CN104437361A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-03-25 | 东华大学 | 一种原位担载制备功能性生物炭的方法 |
| CN105664874A (zh) * | 2016-04-10 | 2016-06-15 | 武汉沃特工程技术有限公司 | 一种去除溶液中硝酸盐氮的生物炭吸附剂及其制备方法 |
| CN107213870A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-29 | 北京市农林科学院 | 一种载镁生物炭及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| LIU ZHIGANG ET AL: ""Removal of ammonium from aqueous solutions using alkali-modified biochars"", 《CHEMICAL SPECIATION AND BIOAVAILABILTY》 * |
| RONGHUA LI ET AL: ""Simultaneous capture removal of phosphate, ammonium and organic substances by MgO impregnated biochar and its potential use in swine wastewater treatment"", 《JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION》 * |
| 刘希涛等: "《活化过硫酸盐在环境污染控制中的应用》", 30 April 2018, 中国环境出版集团•北京 * |
| 王建成: "《超临界水介质制备能源和环境材料》", 31 December 2013, 国防工业出版社 * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109621895A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-16 | 安徽汇泽通环境技术有限公司 | 一种利用改性水生植物生物炭除水体中氮磷的方法 |
| CN109603749A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 嘉应学院 | 一种改性稻草秸秆生物炭的制备方法及其应用 |
| CN110193348A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-03 | 湘潭大学 | 一种氮磷改性荷叶生物炭的制备方法及其应用 |
| CN110357722A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-10-22 | 西南大学 | 含有外生菌根真菌复合菌剂的生物有机肥 |
| CN111054306A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-24 | 南京师范大学 | 一种改性生物炭及其制备方法与应用方法 |
| CN110756167A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-07 | 河南师范大学 | 用于吸附废水中镉离子的改性生物炭的制备方法及其应用 |
| CN111495322A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-07 | 海南省农业科学院农产品加工设计研究所 | 一种红毛丹果皮改性生物炭及其制备方法和应用 |
| CN111807450A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-23 | 长沙理工大学 | 一种治理排污口污染水体的装置和方法 |
| CN111760552A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-13 | 常州大学 | 一种可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制备方法及其应用 |
| CN112266074A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-26 | 武汉工程大学 | 一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法 |
| CN112452296A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-09 | 厦门大学 | 一种用于处理含磷废水的生物粉剂及其制备方法 |
| CN113244886A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-13 | 佛山科学技术学院 | 负载有纳米氧化镁的生物炭复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113244888B (zh) * | 2021-05-17 | 2023-10-20 | 内蒙古工业大学 | 一种改性褐煤基吸附材料及其制备方法和应用 |
| CN113244888A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-13 | 内蒙古工业大学 | 一种改性褐煤基吸附材料及其制备方法和应用 |
| CN113371817A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-10 | 北京建筑大学 | 生物滞留装置及其混合填料用镁改性生物炭的制备方法 |
| CN113522241A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-22 | 北京科技大学 | 一种铁镁改性生物炭及其制备方法和用途 |
| CN113522241B (zh) * | 2021-08-09 | 2022-06-07 | 北京科技大学 | 一种铁镁改性生物炭及其制备方法和用途 |
| CN113731357A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-12-03 | 神美科技有限公司 | 一种基于生物质炭的磷回收材料及其制备方法 |
| CN113856623A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-31 | 桂林理工大学 | 一种氯化镁改性桉木生物炭吸附剂的制备方法及应用 |
| CN114456809A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-10 | 福建农林大学 | 镁改性竹屑生物炭及其在土壤固碳减排中的应用 |
| CN114570330A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-03 | 福建稻田科技有限公司 | 一种生物炭材料及其快速净化畜禽养殖废水工艺 |
| CN114797767A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-29 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 一种改性叶生物炭及其制备方法和应用 |
| CN114853518A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-08-05 | 岭南生态文旅股份有限公司 | 一种生物滤池废料的处理方法 |
| CN115073206A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-20 | 昆明理工大学 | 一种同时制得生物炭和陶粒的复合陶粒制备方法 |
| CN115337904A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-15 | 华南农业大学 | 一种含镁生物炭的制备方法及其应用 |
| CN115337904B (zh) * | 2022-08-19 | 2024-03-26 | 华南农业大学 | 一种含镁生物炭的制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108786738A (zh) | 一种镁盐改性生物炭及其应用 | |
| Velusamy et al. | Advanced techniques to remove phosphates and nitrates from waters: a review | |
| CN100415361C (zh) | 稀土吸附剂及其制备方法 | |
| CN107639106B (zh) | 低品位凹凸棒石原矿重金属固化材料及其对污染土壤进行原位修复的方法 | |
| CN109513424A (zh) | 一种碳/水滑石复合吸附剂及其制备、在重金属吸附中的应用和再生方法 | |
| Abbas | Phosphorus removal from wastewater using rice husk and subsequent utilization of the waste residue | |
| Çoruh et al. | Adsorption of basic dye from wastewater using raw and activated red mud | |
| CN101913676B (zh) | 利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法 | |
| CN111807453A (zh) | 一种用于吸附水体中磷的改性生物炭及其制备方法和应用 | |
| CN105295938A (zh) | 一种降低土壤中镉生物有效性的重金属钝化剂 | |
| CN102745687A (zh) | 一种提高城市污泥活性炭性能的新方法 | |
| CN109678626B (zh) | 用于汞污染农田修复的土壤调理剂及其制备方法与应用 | |
| CN107182607A (zh) | 一种有机营养土的制备方法 | |
| CN106747299A (zh) | 一种活化给水厂污泥基陶粒强化其吸磷效果的方法 | |
| CN104998618A (zh) | 一种山核桃壳制备水热生物质炭的方法 | |
| CN109368872A (zh) | 一种钨冶炼废水深度处理的方法 | |
| CN103613160A (zh) | 一种利用竹炭吸附去除水体中环丙沙星的方法 | |
| CN106277156A (zh) | 有机膨润土颗粒处理含抗生素废水的方法 | |
| CN108033509B (zh) | 一种生物质水体多级水处理剂 | |
| CN106540491A (zh) | 一种用于吸附易溶于水的气体的污水过滤网 | |
| CN106732418A (zh) | 一种以水葫芦为原料制备磁性吸附材料的方法 | |
| CN114177885A (zh) | 一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料及其制备方法和应用 | |
| CN108940219A (zh) | 一种耐酸型重金属吸附剂及其制备方法 | |
| CN106621561A (zh) | 一种用于吸附污水中氮磷元素的污水过滤网 | |
| CN105174355B (zh) | 一种利用粘土矿物去除酸性废水中金属离子的方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181113 |