CN111729647B - 一种去除水中磷的egcg-铁改性炭绿色材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除水中磷的EGCG‑铁改性炭绿色材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。所述EGCG‑铁改性炭绿色材料包括EGCG、FeCl3·6H2O、竹炭，其中EGCG水溶液浓度为0.075mol/L，其中FeCl3·6H2O水溶液浓度为1.5mol/L，其中竹炭经400度高温煅烧研磨过200目筛，竹炭、EGCG、FeCl3·6H2O质量比为1∶0.62∶17；其制备方法如下：首先将EGCG与FeCl3·6H2O分别溶解于去离子水，然后混合、振荡、加入竹炭后继续震荡并过滤膜，保留滤渣，最后烘干后粉碎过筛，即可；其应用如下：将所述EGCG‑铁改性炭绿色材料投入含磷污水中并振荡处理0.5h，其中所述EGCG‑铁改性炭绿色材料与所述含磷污水的投配比为1g：(1000mL‑10000mL)。本发明提供的EGCG‑铁改性炭绿色材料可以有效降低含磷污水中一级处理出水磷含量。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体地说，涉及一种去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料及其制备方法和应用。
背景技术
现有的调查表明，磷肥等工业废水、农业灌溉或旱作的排水、无土栽培营养液、以及生活污水均含有较高的磷元素。磷元素是水中植物生长的重要营养元素，但大量磷进入水环境诱导的水体富营养化是目前我国水环境保护面临的严峻挑战。
我国污水排放标准规定生活污水厂处理排放一级A标准为0.5mg/L，磷肥工业废水直接排放标准已规定为部分地方执行磷排放限量为0.5mg/L的标准。现有主要含磷污水含磷均处于高污染水平，要达标排放均需进行处理。水中磷的去除通常采用生物、化学、和物理化学等方法。工业废水通常采样化学处理，农业或生活污水采用生物处理后，尾水中含磷仍然较高，故需要设计附有化学或物理化学工艺进行深度去磷处理。
相对于添加化学试剂去除污水中磷的化学方法，应用吸附等物理化学技术具有无二次化学污染，去除更彻底等优势。但常用吸附材料如活性炭处理存在生态资源代价高、吸附效率低、应用过程中需要进一步改性等问题。随着吸附技术在污水除磷中的广泛应用，寻求高效、无污染的绿色新型吸附剂及制备和应用，成为处理含磷污水技术中渴望能替代传统吸附材料及技术的热点。
发明内容
1、要解决的问题
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料及其制备方法和应用，它可以有效降低含磷污水中一级处理出水磷含量。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料，所述EGCG-铁改性炭绿色材料包括EGCG、FeCl3·6H2O、竹炭，其中EGCG水溶液浓度为0.075mol/L，其中FeCl3·6H2O水溶液浓度为1.5mol/L，其中竹炭经400度高温煅烧研磨过200目筛，竹炭、EGCG、FeCl3·6H2O质量比为1∶0.62∶17。
上述所述去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料中，所述EGCG水溶液与所述FeCl3·6H2O水溶液之间的体积比为3∶7。
上述所述去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料中，所述竹炭与所述EGCG水溶液与FeCl3·6H2O水溶液混合溶液投配比为1∶60(g∶mL)
一种如上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法，首先将EGCG与FeCl3·6H2O分别溶解于去离子水，然后混合、振荡、加入竹炭后继续震荡并过滤膜，保留滤渣，最后烘干后粉碎过筛，即可。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，所述溶液混合的步骤为在密闭容器内往复振荡混合6h。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，所述加入竹炭后继续震荡的步骤为在密闭容器内往复振荡混合18h。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，所述过滤膜采用的滤膜孔径为0.42μm。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，所述烘干的步骤为90℃下干燥4h。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，所述过筛为过孔径为200目的筛。
一种如上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料在去除水中磷的应用。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料在去除水中磷的应用中，将所述EGCG-铁改性炭绿色材料投入含磷污水中并振荡处理0.5h，其中所述EGCG-铁改性炭绿色材料与所述含磷污水的投配比为1g∶(1000mL-10000mL)。
上述所述EGCG-铁改性炭绿色材料在去除水中磷的应用中，所述含磷污水中磷浓度为0.5mg/L-1.5mg/L。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明制备的EGCG-铁改性炭绿色材料对含磷污水中磷的一级去除率达到70％以上，而现有技术中未改性竹炭和氯化铁改性竹炭中一级去除率均较低。此外，当EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中将EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物直接进行固液分离，且EGCG-铁改性炭绿色材料与含磷污水的投配比为1g∶(1000mL-2000mL)时，制备得EGCG-铁改性炭绿色材料对含磷污水中磷的一级去除率较高，尤其是EGCG-铁改性炭绿色材料与含磷污水的投配比为1g∶2000mL时，含磷污水中磷的一级去除率高达96.7％，同时对较高浓度(1.5mg/L)含磷污水的处理效果更加显著。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例涉及EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法：
准备植物提取物EGCG、FeCl3·6H2O、竹炭，其中植物提取物EGCG的纯度为98.0％，其中FeCl3·6H2O的纯度为分析纯，竹炭经400度高温煅烧研磨过200目筛，竹炭、EGCG、FeCl3·6H2O质量比为1∶0.62∶17。
首先将EGCG与FeCl3·6H2O分别溶解于去离子水，其中EGCG水溶液浓度为0.075mol/L，其中FeCl3·6H2O水溶液浓度为1.5mol/L；
然后将EGCG水溶液与FeCl3·6H2O水溶液混合，其中混合时EGCG水溶液与FeCl3·6H2O水溶液之间的体积比为3∶7；
接着将混合后的溶液在密闭容器内往复振荡混合6h，制得EGCG-铁悬浮液，其中混合后的溶液体积占密闭容器的体积的99.0％以上；
接着以竹炭与EGCG-铁悬浮液投配比为1∶60(g∶mL)的比例添加竹炭，其中混合后的溶液体积占密闭容器的体积的99.0％以上。
接着将混合后的溶液在密闭容器内往复振荡混合18h，制得EGCG-铁改性炭绿色材料悬浮液；
接着将上述悬浮液过孔径为0.42μm的滤膜，保留滤渣，制得EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物；
随后将EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物直接进行固液分离，随后将盛装EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物容器上扣盖，放入烘箱，90℃下干燥4h，制得EGCG-铁改性炭绿色材料固体；
最后将EGCG-铁改性炭绿色材料固体进行研磨粉碎，并过孔径为200目的筛，即得EGCG-铁改性炭绿色材料。
本实施例还涉及EGCG-铁改性炭绿色材料的应用：
将上述制得的EGCG-铁改性炭绿色材料投入含磷污水中并振荡处理0.5h，其中所述EGCG-铁改性炭绿色材料与所述含磷污水的投配比为1g∶10000mL，其中所述含磷污水中磷浓度为0.5mg/L。
实施例2
本实施例的内容基本同实施例1，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，将EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物用乙醇浸泡24h；
实施例3
本实施例的内容基本同实施例1，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中，将EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物用无水乙醇冲洗至出流液为无色。
实施例4
本实施例的内容基本同实施例1，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述含磷污水中磷浓度为1.0mg/L。
实施例5
本实施例的内容基本同实施例1，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述含磷污水中磷浓度为1.5mg/L。
实施例6
本实施例的内容基本同实施例1，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述EGCG-铁改性炭绿色材料与所述含磷污水的投配比为1g∶2000mL。
实施例7
本实施例的内容基本同实施例6，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述含磷污水中磷浓度为1.0mg/L。
实施例8
本实施例的内容基本同实施例6，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述含磷污水中磷浓度为1.5mg/L。
实施例9
本实施例的内容基本同实施例1，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述EGCG-铁改性炭绿色材料与所述含磷污水的投配比为1g∶1000mL。
实施例10
本实施例的内容基本同实施例9，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述含磷污水中磷浓度为1.0mg/L。
实施例11
本实施例的内容基本同实施例9，所不同的在于：
EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，EGCG-铁改性炭绿色材料的应用中，所述含磷污水中磷浓度为1.5mg/L。
实施例12
本实施例涉及未改性竹炭的应用：
将未改性竹炭投入含磷污水中并振荡处理0.5h，其中所述未改性竹炭与所述含磷污水的投配比为1g∶1000mL，其中所述含磷污水中磷浓度为0.5mg/L。
实施例13
本实施例的内容基本同实施例12，所不同的在于：
其中所述含磷污水中磷浓度为1.5mg/L。
实施例14
本实施例涉及氯化铁改性竹炭的应用：
所述氯化铁改性竹炭的制备方法如下：原竹炭浸泡于1.5mol/L氯化铁溶液中24h，400℃煅烧4h，再次浸泡24h，纯水冲洗烘干过筛，即得。
将氯化铁改性竹炭投入含磷污水中并振荡处理0.5h，其中所述氯化铁改性竹炭与所述含磷污水的投配比为1g∶1000mL，其中所述含磷污水中磷浓度为0.5mg/L。
实施例15
本实施例的内容基本同实施例14，所不同的在于：
其中所述含磷污水中磷浓度为1.5mg/L。
综合实施例1-实施例15，分别测定投入后一级处理出水磷含量，并计算去除率。如表1所示，本发明制备的EGCG-铁改性炭绿色材料对含磷污水中磷的一级去除率达到70％以上，而现有技术中未改性竹炭和氯化铁改性竹炭中一级去除率均较低。此外，当EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法中将EGCG-铁改性炭绿色材料固-液混合物直接进行固液分离，且EGCG-铁改性炭绿色材料与含磷污水的投配比为1g∶(1000mL-2000mL)时，制备得EGCG-铁改性炭绿色材料对含磷污水中磷的一级去除率较高，尤其是EGCG-铁改性炭绿色材料与含磷污水的投配比为1g∶2000mL时，含磷污水中磷的一级去除率高达96.7％，同时对较高浓度(1.5mg/L)含磷污水的处理效果更加显著。
表1含磷污水中磷的一级去除率
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (8)
1.一种去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料，其特征在于：
所述EGCG-铁改性炭绿色材料的原料包括EGCG、FeCl3·6H2O和竹炭，其中EGCG水溶液浓度为0.075mol/L，其中FeCl3·6H2O水溶液浓度为1.5mol/L，其中竹炭经400度高温煅烧研磨过200目筛，竹炭、EGCG、FeCl3·6H2O质量比为1∶0.62∶17；
所述EGCG水溶液与所述FeCl3·6H2O水溶液之间的体积比为3∶7；
所述竹炭与所述EGCG水溶液与FeCl3·6H2O水溶液混合溶液投配比为1 g∶60mL ；
所述去除水中磷的EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法为：首先将EGCG与FeCl3·6H2O分别溶解于去离子水，然后混合、振荡、加入竹炭后继续震荡并过滤膜，保留滤渣，最后烘干后粉碎过筛，即可。
2.一种如权利要求1所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法，其特征在于： 首先将EGCG与FeCl3·6H2O分别溶解于去离子水，然后混合、振荡、加入竹炭后继续震荡并过滤膜，保留滤渣，最后烘干后粉碎过筛，即可。
3.根据权利要求2所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法，其特征在于： 所述水溶液混合的步骤为在密闭容器内往复振荡混合6h，所述加入竹炭后继续震荡的步骤为在密闭容器内往复振荡混合18h。
4.根据权利要求2所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法，其特征在于： 所述过滤膜采用的滤膜孔径为0.42μm，烘干的步骤为90℃下干燥4h。
5.根据权利要求2所述EGCG-铁改性炭绿色材料的制备方法，其特征在于： 所述过筛为过孔径为200目的筛。
6.一种如权利要求1所述EGCG-铁改性炭绿色材料在去除水中磷的应用。
7.根据权利要求6所述EGCG-铁改性炭绿色材料在去除水中磷的应用，其特征在于： 将所述EGCG-铁改性炭绿色材料投入含磷污水中并振荡处理0.5h，其中所述EGCG-铁改性炭绿色材料与所述含磷污水的投配比为1g∶(1000mL-10000mL)。
8.根据权利要求7所述EGCG-铁改性炭绿色材料在去除水中磷的应用，其特征在于： 所述含磷污水中磷浓度为0.5mg/L-1.5mg/L。
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