CN111097382A - 一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、收集厨余垃圾中的豆渣做为制备原料；步骤二、将收集到的豆渣进行干燥处理；步骤三、将步干燥处理后的豆渣进行破碎；步骤四、将破碎后的豆渣进行高温裂解得到豆渣生物炭吸附剂初品；步骤五、将步豆渣生物炭吸附剂初品经过研磨、水洗、干燥后即得到豆渣生物炭吸附剂。豆渣生物炭吸附剂应用生活中常见的厨余垃圾。本发明的有益效果是：解决了生活中常见的厨余垃圾，避免了大量的厨余垃圾处理，有利于废物重新再利用同时也达到了去除废水中氨氮的目的；对于氨氮的去除率高达91.22％；原料就地取材且易于制备，操作简单，成本低，易于在废水处理中应用。

Description

一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于废水或污水的生物处理领域，具体涉及一种豆渣生 物炭吸附剂的制备方法及其应用。
背景技术
随着人们的生活水平不断提高，以及食品、制药和石化等工业 的发展，城市污水以及垃圾渗滤液中的氨氮的含量急剧上升，导致 我国的部分水体出现富营养化现象。因此，去除水体中的氨氮已经 逐渐成为污水处理中至关重要的一环。生物炭作为新型的吸附剂， 其具有很高的比表面积和孔隙率等特点；且相较于活性炭价格低 廉，已经逐渐引起人们的广泛关注，被视为“未来最有前景的生物 吸附剂”。
目前在污水处理工艺中，主要采用的吸附材料有活性炭、活性 炭纤维、炭分子筛、硅胶、沸石、活性氧化铝等。但是随着污水处 理厂出水水质要求的不断提高以及成本的不断改善提升，降低吸附 材料的成本以及提高效率成为人们研究的另一大热点。
发明内容
鉴于上述厨余垃圾处理困难的问题，本发明提供一种能够对厨 余垃圾中豆渣重新利用并去除污水中的氨氮，从而降低氨氮的出水 浓度的生物炭吸附剂的制备方法以及其应用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
步骤一、收集厨余垃圾中的豆渣做为制备原料；
步骤二、将收集到的豆渣进行干燥处理；
步骤三、将步骤二干燥处理后的豆渣进行破碎；
步骤四、将步骤三破碎后的豆渣进行高温裂解得到豆渣生物炭 吸附剂初品；
步骤五、将步骤四的豆渣生物炭吸附剂初品经过研磨、水洗、 干燥后即得到豆渣生物炭吸附剂。
上述步骤二中所述的干燥处理为将豆渣放置室外通风处风干2 天，随后放入烘箱105℃干燥24h。
上述步骤三中所述的破碎是将干燥的豆渣放入破碎机破碎，然 后过80目筛。
上述步骤四中所述高温裂解为将破碎后的豆渣，置于马弗炉高 温中，裂解温度为300℃，时间2h，其裂解温度的升温速率为5 ℃/min。
上述步骤五中所述豆渣生物炭吸附剂初品使用研钵进行研磨； 研磨后过100目筛网，粒径为150mm。
本发明的有益效果是：将豆渣生物炭吸附剂投入到含有氨氮的 溶液中，能够去除水中的氨氮浓度，同时制备原料为厨余垃圾中的 豆渣，回收利用垃圾资源的同时解决了大量厨余垃圾不易处理，造 成大量的环境污染。将豆渣制备成生物炭，用来吸附污水中富营养 物质氨氮，同时达到了将废物垃圾循环利用的目的。
附图说明
图1是为本发明豆渣生物炭吸附剂的外观示意图；
图2为本发明豆渣生物炭吸附剂对氨氮的吸附等温曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
首先收集厨余垃圾-豆渣，将其放置于室外通风处风干2天， 随后放入烘箱105℃烘干24h。将烘干后的豆渣放入破碎机破碎， 过80目筛。上述过程完成后，将破碎后的豆渣，置于100ML的坩 埚后送入马弗炉高温裂解，设置温度为300℃，时间2h。取出高 温裂解后的豆渣生物炭初品，使用研钵研磨，研磨后过100目筛网， 粒径为150mm。再经过水洗、干燥后即得到豆渣生物炭吸附剂。如 图1所示为本发明方法得到的豆渣生物炭吸附剂的外观示意图。豆 渣生物炭吸附剂外观为黑色粉末状，其特点是拥有很大的比表面积 和孔隙率，具有很好的吸附性。由于是在限制/隔绝氧气的条件下 制备，并不会对环境造成污染。同时，采用的原料为厨余垃圾-豆 渣，将废物循环利用，制备成为一种新型的生物炭，节能环保，绿色经济，操作简单易行。生物炭外观为黑色粉末状，其特点是拥有 很大的比表面积和孔隙率，由于是在限制/隔绝氧气的条件下制备， 并不会对环境造成污染。同时，采用的原料为厨余垃圾-豆渣，将 废物循环利用，制备成为一种新型的生物炭，节能环保，绿色经济， 操作简单易行。并且上述的豆渣生物炭吸附剂的pH为9.71±0.01， 比表面积为0.4121±0.0064m2·g-1，孔隙率为0.284m2·g-1， 表面电位为-13.5，CHON占比分别为65.25±0.10％，6.57±0.36％， 13.13±0.22％，3.29±0.75％，表面官能团主要为羰基，羧基，羟基。
实施例2
对所述豆渣生物炭吸附剂的应用加以说明，该应用是在水溶液 中进行，该应用包括如下的步骤：
首先收集厨余垃圾-豆渣，将其放置于室外通风处风干2天， 随后放入烘箱105℃烘干24h。将烘干后的豆渣放入破碎机破碎， 过80目筛。上述过程完成后，将破碎后的豆渣，置于100ML的坩 埚后送入马弗炉高温裂解，设置温度为300℃，时间2h。取出高 温裂解后的豆渣生物炭初品，使用研钵研磨，研磨后过100目筛网， 粒径为150mm。再经过水洗、干燥后即得到豆渣生物炭吸附剂。将 上述豆渣生物炭吸附剂加入到初始浓度为5-150mg/L的氯化铵溶 液中，在25℃条件下进行吸附，时间为24h，经过滤膜后固液分离。 豆渣生物炭吸附剂对氨氮的吸附等温曲线图如图2所示。
实施例3
对所述豆渣生物炭吸附剂的应用加以说明，该应用是在水溶液 中进行，该应用包括如下的步骤：
首先收集厨余垃圾-豆渣，将其放置于室外通风处风干2天， 随后放入烘箱105℃烘干24h。将烘干后的豆渣放入破碎机破碎， 过80目筛。上述过程完成后，将破碎后的豆渣，置于100ML的坩 埚后送入马弗炉高温裂解，设置温度为300℃，时间2h。取出高 温裂解后的豆渣生物炭初品，使用研钵研磨，研磨后过100目筛网， 粒径为150mm。再经过水洗、干燥后即得到豆渣生物炭吸附剂。将 上述豆渣生物炭吸附剂加入到初始浓度为50mg/L的氯化铵溶液 中，在25℃条件下进行吸附，时间为0-2880min，经过滤膜后固液 分离。

Claims (9)

1.一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、收集厨余垃圾中的豆渣做为制备原料；
步骤二、将收集到的豆渣进行干燥处理；
步骤三、将步骤二干燥处理后的豆渣进行破碎；
步骤四、将步骤三破碎后的豆渣进行高温裂解得到豆渣生物炭吸附剂初品；
步骤五、将步骤四的豆渣生物炭吸附剂初品经过研磨、水洗、干燥后即得到豆渣生物炭吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征是：步骤二所述的干燥处理为将豆渣放置室外通风处风干2天，随后放入烘箱105℃烘干24h。
3.根据权利要求1所述的一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征是：步骤三所述的破碎为将烘干后的豆渣放入破碎机破碎，然后过80目筛。
4.根据权利要求1所述的一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征是：步骤四所述高温裂解为将破碎后的豆渣，置于马弗炉高温中，裂解温度为300℃，时间2h。
5.根据权利要求4所述的一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征是：所述裂解温度的升温速率为5℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征是：步骤五所述豆渣生物炭吸附剂初品使用研钵进行研磨；研磨后过100目筛网，粒径为150mm。
7.根据权利要求1所述的一种豆渣生物炭吸附剂的制备方法，其特征是：所述豆渣生物炭吸附剂的pH为9.71±0.01，比表面积为0.4121±0.0064m2·g-1，孔隙率为0.284m2·g-1，表面电位为-13.5，C H O N占比分别为65.25±0.10％，6.57±0.36％，13.13±0.22％，3.29±0.75％，表面官能团主要为羰基，羧基，羟基。
8.一种豆渣生物炭吸附剂的应用，其特征是：将豆渣生物炭吸附剂加入到初始浓度为50mg/L的氯化铵溶液中，在25℃条件下进行吸附，时间为24h，经过滤膜后固液分离。
9.根据权利要求8所述的一种豆渣生物炭吸附剂的应用，其特征是：所述吸附剂与废水的投加比为1:100。
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