CN111807453A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN111807453A
CN111807453A CN202010694256.2A CN202010694256A CN111807453A CN 111807453 A CN111807453 A CN 111807453A CN 202010694256 A CN202010694256 A CN 202010694256A CN 111807453 A CN111807453 A CN 111807453A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
biochar
phosphorus
modified
modified biochar
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
Application number
CN202010694256.2A
Other languages
English (en)
Inventor
武海鹏
屈新宇
陈宏�
熊鹰
张华刚
肖莎
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.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
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 Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN202010694256.2A priority Critical patent/CN111807453A/zh
Publication of CN111807453A publication Critical patent/CN111807453A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • 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
    • 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
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • 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
    • B01J2220/4875—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being a waste, residue or of undefined composition
    • B01J2220/4887—Residues, wastes, e.g. garbage, municipal or industrial sludges, compost, animal manure; fly-ashes
    • 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
    • C02F2101/105—Phosphorus compounds
    • 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
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • 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
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • 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
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/16—Total nitrogen (tkN-N)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/18—PO4-P

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了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，该改性生物炭的制备方法包括以下步骤：对生物炭进行酸处理和碱处理；置于改性溶液中进行超声震荡。本发明制备方法制得的改性生物炭具有金属离子负载量高、吸附性能好等优点，可广泛用于吸附环境中的污染物(如磷和铅)，能够实现对水体中污染物(如磷和铅)的高效吸附，且该改性生物炭经简单的活化处理后即可继续用于对污染物的吸附，有着很高的使用价值和应用前景；同时，本发明制备方法还具有工艺简单、操作方便、原料易得、成本低廉等优点，可实现大规模制备，适合于工业化生产，有利于改性生物炭的推广应用。

Description

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
技术领域
本发明属于水体净化领域，涉及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。
背景技术
随着我国经济的快速发展，江河湖库等地表水体的富营养化问题越来越严重。造成水体富营养化的主要营养盐元素是氮和磷，因此治理水体富营养化的关键就是控制氮磷。常用的氮磷去除方法有生物法、化学法和吸附法。生物法去除效率较低，机理复杂，过程不易控制；化学法虽然去除率很高，但是要投加化学试剂，成本高，而且可能造成二次污染；而吸附法常被认为是高效快速、易于操作、无二次污染、可回收利用且成本低廉的方法。其中，生物炭作为新型、廉价的吸附材料已经成为国内外学者研究的热点，但生物炭对磷的吸附效果有待进一步加强。与此同时，由于水体中重金属对环境和人体具有毒害作用，因而如何去除水体中的重金属，也受到了极大的关注。
另外，作为农业大国，我国每年都会产生大量的农业秸秆和畜禽粪便，但目前农业秸秆多被闲置浪费或者就地焚烧，不仅容易造成土地肥力下降，而且产生了严重的环境问题。如每年农业收获季节，秸秆的大量焚烧，引起空气质量急剧下降，同时烟雾笼罩机场及高速公路，导致机场及高速公路关闭，给社会生产、生活带来诸多不利影响；畜禽粪便也多随意排放，引发了一系列的环境和卫生问题。农业秸秆和畜禽粪便的高效处置及资源化利用也因此成为社会各界关注的焦点。
随着科技的发展，科研人员成功地利用生物质材料缺氧热解制备了具有高吸附效率的廉价的生物炭，其吸附能力是活性炭的2～3倍。应用于水体污染控制既解决了水体污染的问题，又实现了生物质废物的资源化利用。而农业秸秆和畜禽粪便是一种优质的生物质材料，这为解决上述问题提供了可能。生物炭对多种污染物具有较好的吸附效率，但对磷的吸附效率有待进一步提高。同时，为了提高生物炭对磷的吸附效率，目前采用的新技术为生物炭原材料中加入铝盐或铁盐后高温热解，这种技术虽然在一定程度上提高了生物炭的吸附效率(特别是对磷的吸附效率)，但生物质材料炭化前微孔结构有限，负载金属离子的能力不强；同时，为了提高生物炭吸附能力，一般都会进行酸或碱活化，而现有该技术制备的生物炭在酸或碱活化后，负载的部分金属离子会发生置换、沉淀、解吸等反应而脱离生物炭，从而降低了金属离子负载量和吸附功效。因此，如何获得一种金属离子负载量高、吸附性能好的改性生物炭，对于有效去除废水中的污染物具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种金属离子负载量高、吸附性能好的用于吸附水体中磷的改性生物炭及其制备方法，还提供了一种该改性生物炭在处理含磷废水或含重金属废水中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将生物炭进行酸处理和碱处理；
S2、将步骤S1中得到的生物炭置于改性溶液中进行超声震荡，得到改性生物炭；所述改性溶液为铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种。
上述的改性生物炭的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，所述超声震荡的时间为1h～4h。
上述的改性生物炭的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，所述改性溶液的饱和度≥80％；所述铝盐溶液为氯化铝溶液、硫酸铝溶液、聚合铝盐溶液中的至少一种；所述聚合铝盐溶液为聚氯化铝溶液和/或聚合硫酸铝溶液；所述铁盐溶液为氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、硫酸铁溶液、硫酸亚铁溶液或聚合铁盐溶液中的至少一种；所述聚合铁盐溶液为聚氯化铁溶液、聚合硫酸铁溶液、聚亚铁溶液、聚氯硫酸铁溶液中的至少一种；所述铝铁盐溶液为聚合铝铁盐溶液；所述聚合铝铁盐溶液为聚氯化铝铁溶液和/或聚合硫酸氯化铝铁溶液。
上述的改性生物炭的制备方法，进一步改进的，步骤S1中，对生物炭的酸处理和碱处理为：
S1-1、采用酸溶液对生物炭进行洗涤；
S1-2、采用水对步骤S1-1中得到的生物炭进行洗涤；
S1-3、采用碱溶液对步骤S1-2中得到的生物炭进行洗涤；
S1-4、采用水对步骤S1-3中得到的生物炭进行洗涤。
上述的改性生物炭的制备方法，进一步改进的，步骤S1-1中，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液中的至少一种；所述酸溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；所述洗涤的时间为1h～6h。
上述的改性生物炭的制备方法，进一步改进的，步骤S1-4中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；所述碱溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；所述洗涤的时间为1h～6h。
上述的改性生物炭的制备方法，进一步改进的，步骤S1-1中，所述生物炭的制备包括以下步骤：将生物质材料在厌氧或缺氧条件下进行热解，所得产物粉碎成粒径为0.1mm～5.0mm的颗粒，得到生物炭；所述生物质材料为农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥中的至少一种。
作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种用于吸附水体中磷的改性生物炭，由权利要求上述的制备方法制备得到。
作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种上述的用于吸附水体中磷的改性生物炭在处理含磷废水或含重金属废水中的应用。
上述的应用，进一步改进的，包括以下步骤：将用于吸附水体中磷的改性生物炭与含磷废水或含重金属废水混合，过滤，完成对含磷废水或含重金属废水的处理；所述用于吸附水体中磷的改性生物炭的添加量为每升含磷废水或含重金属废水中添加改性生物炭0.02g～0.40g。
上述的应用，进一步改进的，所述含磷废水中磷的浓度为0.1mg/L～200mg/L；所述含重金属水中重金属的浓度为0.05mg/L～15mg/L；所述过滤过程中采用的滤网的孔径为0.02mm～0.10mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，先将生物炭进行酸处理和碱处理，洗去生物炭孔隙中的灰分，增加孔隙度，有利于增加生物炭吸附能力和负载阳离子(包括金属离子)的能力，然后将上述酸碱处理后的生物炭置于改性溶液(铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种)中，使铝铁等金属离子负载到生物炭中，增加生物炭对污染物的吸附能力，且在超声震荡中进行金属离子负载，能够进一步增加金属离子的负载量，从而显著的提高了生物炭中金属离子的负载量，进一步提高了提高生物炭的吸附性能，最终制备得到对多种污染物(特别是磷)具有较好吸附效果的改性生物炭，解决了现有改性生物炭制备方法中“先负载金属离子再酸或碱活化”造成“先负载的金属离子发生置换、沉淀、解吸等反应”而导致的生物炭吸附功能降低的问题。本发明制备方法制得的改性生物炭具有金属离子负载量高、吸附性能好等优点，可广泛用于吸附环境中的污染物(特别是磷)，能够实现对水体中污染物(特别是磷)的高效吸附，且该改性生物炭经简单的活化处理后即可继续用于对污染物的吸附，有着很高的使用价值和应用前景；同时，本发明制备方法还具有工艺简单、操作方便、原料易得、成本低廉等优点，可实现大规模制备，适合于工业化生产，有利于改性生物炭的推广应用。
(2)本发明制备方法中，优化了超声震荡的时间为1h～4h，能在保证较低制备成本的前提下进一步提高金属离子的负载量，这是因为超声震荡时间对于金属离子的负载具有重要的影响，若超声震荡时间过短，则难以在生物炭中负载足量的金属离子，从而会导致改性生物炭的吸附性能差，而超声震荡时间过长，由于生物炭本身的活性位点有限因而也并不能显著增加金属离子的负载量，反而，过长的震荡时间会增加生产成本和时间，导致制备成本较高。
(3)本发明制备方法中，优化了改性溶液的饱和度≥80％，这有利于提高金属离子在生物炭上的负载量。
(4)本发明制备方法中，采用的生物炭由农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥等富含生物质的生物质材料制备得到，实现了农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥等生物质材料的资源化利用，具有原料来源广、成本低廉等优点。
(5)本发明提供了一种改性生物炭在处理含磷废水或含重金属废水中的应用，通过将本发明的改性生物炭与含磷废水或含重金属废水充分混合，过滤，即可实现对水体中磷或重金属的有效去除，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效果好等优点，对于有效去除环境的污染物(如磷和重金属)具有十分重要的意义。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中，若无特别说明，所采用的材料和仪器均为市售，所采用的工艺为常规工艺，所采用的设备为常规设备，且所得数据均是三次以上试验的平均值。
实施例1：
一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备生物炭：
将玉米秸秆在缺氧条件下加热至300℃热解2h，粉碎成粒径为1.0mm～3.0mm的颗粒，得到生物炭。
(2)对生物炭进行酸处理和碱处理：
(2.1)采用1.0mol/L的盐酸溶液对步骤(1)中制得的生物炭进行洗涤，时间为2h。
(2.2)采用水对步骤(2.1)中得到的生物炭进行洗涤，时间为20min。
(2.3)采用1.0mol/L的氢氧化钠溶液对步骤(2.2)中得到的生物炭进行洗涤，时间为2h。
(2.4)采用水对步骤(2.3)中得到的生物炭进行洗涤，时间为20min。
(3)对酸碱处理后的生物炭进行改性：
将步骤(2)中得到的生物炭置于饱和度80％的聚氯化铝铁溶液中，超声震荡2h，得到改性生物炭。
一种上述本实施例中制得的改性生物炭在处理含磷废水中的应用，具体为利用改性生物吸附废水中的磷，包括以下步骤：
将0.1g改性生物炭加入到1L磷浓度为5mg/L的含磷废水中，混合均匀，在25℃和150rpm的条件下振荡12h，再用孔径为0.05mm的滤网对悬浊液进行过滤，完成对含磷废水的处理。
为了对比本发明的改性生物炭的吸附效果，制备了其他的生物炭材料(如对比例1-4)，同时，在相同条件下，利用这些不同的生物炭材料对含磷废水进行处理。
对比例1：实施例1步骤(2.2)中制备的生物炭。
对比例2：将实施例1步骤(1)中制备的生物炭直接浸泡在饱和度80％的聚氯化铝铁溶液中，浸泡30min，在3MPa超声2h，离心，300℃烧制2h，用1.0mol/L的盐酸溶液洗涤2h，得到生物炭。
对比例3：本发明实施例1步骤(2)中制得的生物炭。
对比例4：将实施例1步骤(1)中制备的生物炭直接浸泡在饱和度80％的聚氯化铝铁溶液中，浸泡30min，在3MPa超声2h，离心，300℃烧制2h，得到生物炭。
利用反应前后磷浓度的差值用于计算不同生物炭对磷的吸附量和去除率，结果如表1所示。
表1实施例1中不同生物炭对磷的吸附量和去除率
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 实施例1
吸附量(mg/g) 23.45 35.65 23.61 38.89 46.75
去除率(％) 46.9 71.3 47.2 78.8 93.5
由表1可知，实施例1中，采用本发明制得的改性生物炭处理含磷废水时，能够有效吸附水体中的磷，其中实施例1中制得的改性生物炭对磷吸附量为46.75mg/g，相比对比例1、对比例2、对比例3、对比例4中的生物炭，分别提高了23.3mg/g、11.1mg/g、23.14mg/g、7.86mg/g，且实施例1中制得的改性生物炭对磷的去除率为93.5％，相比对比例1、对比例2、对比例3、对比例4中的生物炭，分别提高了46.6％、22.2％、46.3％、14.7％。由此可见，本发明实施例1中制得的改性生物炭能够有效吸附水体中的磷，实现了对水体中磷的有效去除，这说明本发明中通过对生物炭进行酸碱处理，进而在改性溶液中进行超声震荡，即可增强活化生物炭的负载铝盐的能力，从而使得生物炭对磷的吸附能力显著提升，因而能够用于吸附水体中的磷，并能够实现对水体中磷的高效吸附，同时能够解决现有改性生物炭制备方法中“先负载金属离子再酸或碱活化”造成“先负载的金属离子发生置换、沉淀、解吸等反应”而导致的生物炭吸附功能降低的问题。
实施例2：
一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例2中超声震荡的时间为4h。
将实施例2中制得的改性生物炭用于处理含磷废水，除改性生物炭不同外，其他条件与实施例1相同。结果如表2所示。
实施例3：
一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例3中超声震荡的时间为1h。
将实施例3中制得的改性生物炭用于处理含磷废水，除改性生物炭不同外，其他条件与实施例1相同。结果如表2所示。
实施例4：
一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例4中超声震荡的时间为0.5h。
将实施例4中制得的改性生物炭用于处理含磷废水，除改性生物炭不同外，其他条件与实施例1相同。结果如表2所示。
实施例5：
一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例5中超声震荡的时间为6h。
将实施例5中制得的改性生物炭用于处理含磷废水，除改性生物炭不同外，其他条件与实施例1相同。结果如表2所示。
利用反应前后磷浓度的差值用于计算不同生物炭对磷的吸附量和去除率，结果如表2所示。
表2实施例1-5中不同生物炭对磷的吸附量和去除率
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
吸附量(mg/g) 46.75 47.31 46.59 43.12 47.27
去除率(％) 93.5 94.6 93.2 86.2 94.5
由表2可知，随着超声震荡时间增加，所制得的改性生物炭对废水中磷的吸附量和去除率不断增加，其中当超声震荡时间为4h时，对废水中磷的吸附量和去除率达到最大，分别为47.31mg/g、94.6％，这说明本发明制得改性生物炭具有金属离子负载量高、吸附性能好等优点，可广泛用于吸附环境中的污染物(特别是磷)，能够实现对水体中污染物(特别是磷)的高效吸附，且该改性生物炭经简单的活化处理后即可继续用于对污染物的吸附，有着很高的使用价值和应用前景。事实上，超声震荡时间对于金属离子的负载具有重要的影响，若超声震荡时间过短，则难以在生物炭中负载足量的金属离子，从而会导致改性生物炭的吸附性能差，而超声震荡时间过长，由于生物炭本身的活性位点有限因而也并不能显著增加金属离子的负载量，反而，过长的震荡时间会增加生产成本和时间，导致制备成本较高。
实施例6：
一种改性生物炭在处理含重金属废水中的应用，具体为利用实施例1中制备的改性生物炭吸附废水中的铅，包括以下步骤：
在1L浓度为15mg/L的铅溶液(含铅废水)中加入0.1g实施例1中制备的改性生物炭，混合均匀，在25℃和150rpm的条件下振荡12h，再用孔径为0.05mm的滤网对悬浊液进行过滤，完成对含铅废水的处理。所得滤液用于铅测定。
为了对比本发明的改性生物炭的吸附效果，将其他的生物炭材料(如对比例1-3)，在相同条件下对含铅废水进行处理。
反应前后铅浓度的差值用于计算生物炭对铅的吸附量和去除率，结果如下：
表3实施例6中不同生物炭对铅的吸附量和去除率
对比例1 对比例2 对比例3 实施例6
吸附量(mg/g) 117.4 93.8 115.9 134.3
去除率(％) 78.3 62.5 77.3 89.5
由表3可知，本发明制备的改性生物炭能够实现对废水中重金属铅的有效去除，这也说明本发明制备的改性生物炭具有较好的对重金属离子的吸附能力。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于吸附水体中磷的改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将生物炭进行酸处理和碱处理；
S2、将步骤S1中得到的生物炭置于改性溶液中进行超声震荡，得到改性生物炭；所述改性溶液为铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述超声震荡的时间为1h～4h。
3.根据权利要求2所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述改性溶液的饱和度≥80％；所述铝盐溶液为氯化铝溶液、硫酸铝溶液、聚合铝盐溶液中的至少一种；所述聚合铝盐溶液为聚氯化铝溶液和/或聚合硫酸铝溶液；所述铁盐溶液为氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、硫酸铁溶液、硫酸亚铁溶液或聚合铁盐溶液中的至少一种；所述聚合铁盐溶液为聚氯化铁溶液、聚合硫酸铁溶液、聚亚铁溶液、聚氯硫酸铁溶液中的至少一种；所述铝铁盐溶液为聚合铝铁盐溶液；所述聚合铝铁盐溶液为聚氯化铝铁溶液和/或聚合硫酸氯化铝铁溶液。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对生物炭的酸处理和碱处理为：
S1-1、采用酸溶液对生物炭进行洗涤；
S1-2、采用水对步骤S1-1中得到的生物炭进行洗涤；
S1-3、采用碱溶液对步骤S1-2中得到的生物炭进行洗涤；
S1-4、采用水对步骤S1-3中得到的生物炭进行洗涤。
5.根据权利要求4所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S1-1中，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液中的至少一种；所述酸溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；所述洗涤的时间为1h～6h；
步骤S1-4中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；所述碱溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；所述洗涤的时间为1h～6h。
6.根据权利要求4所述的改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S1-1中，所述生物炭的制备包括以下步骤：将生物质材料在厌氧或缺氧条件下进行热解，所得产物粉碎成粒径为0.1mm～5.0mm的颗粒，得到生物炭；所述生物质材料为农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥中的至少一种。
7.一种用于吸附水体中磷的改性生物炭，其特征在于，所述改性生物炭由权利要求1～6中任一项所述的制备方法制备得到。
8.一种如权利要求7所述的用于吸附水体中磷的改性生物炭在处理含磷废水或含重金属废水中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将用于吸附水体中磷的改性生物炭与含磷废水或含重金属废水混合，过滤，完成对含磷废水或含重金属废水的处理；所述用于吸附水体中磷的改性生物炭的添加量为每升含磷废水或含重金属废水中添加改性生物炭0.02g～0.40g。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述含磷废水中磷的浓度为0.1mg/L～200mg/L；所述含重金属水中重金属的浓度为0.05mg/L～15mg/L；所述过滤过程中采用的滤网的孔径为0.02mm～0.10mm。
CN202010694256.2A 2020-07-17 2020-07-17 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 Pending CN111807453A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010694256.2A CN111807453A (zh) 2020-07-17 2020-07-17 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010694256.2A CN111807453A (zh) 2020-07-17 2020-07-17 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111807453A true CN111807453A (zh) 2020-10-23

Family

ID=72866017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010694256.2A Pending CN111807453A (zh) 2020-07-17 2020-07-17 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111807453A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113019323A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 西北农林科技大学 超声活化生物炭及其制备方法与应用
CN113083230A (zh) * 2021-04-02 2021-07-09 重庆大学 一种改性的稻秆生物炭吸附材料、制备方法和应用
CN113582312A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用
CN113786807A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 大连理工大学盘锦产业技术研究院 去除污水总磷和有机污染物的吸附剂及其制备方法和应用
CN113996270A (zh) * 2021-11-01 2022-02-01 南京工业大学 一种改性枸杞枝条吸附剂的制备与应用
CN114101310A (zh) * 2021-11-04 2022-03-01 生态环境部南京环境科学研究所 基于生物炭-凹凸棒土复配的铅镉污染农田土壤钝化方法
CN114405471A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 东南大学 一种铝铁双金属改性生物炭除磷材料及其制备方法
CN114940564A (zh) * 2022-05-31 2022-08-26 太原理工大学 一种铁型自养反硝化耦合生物炭控制景观水体底泥中氮释放的方法
CN117574690A (zh) * 2024-01-16 2024-02-20 深圳碳中和生物燃气股份有限公司 基于负碳排放的生物炭制备分析方法及相关装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103359829A (zh) * 2013-07-31 2013-10-23 环境保护部南京环境科学研究所 一种生物碳质复合多孔填料及其制备方法
CN106268635A (zh) * 2016-08-10 2017-01-04 广州市金龙峰环保设备工程有限公司 一种铁炭生物颗粒及其制备方法和应用
CN107614424A (zh) * 2015-05-15 2018-01-19 酷星球能源系统股份有限公司 增强的生物炭
CN108212080A (zh) * 2017-12-12 2018-06-29 江苏省农业科学院 一种复合改性秸秆活性颗粒炭吸附材料的制备方法及应用
CN108773882A (zh) * 2018-06-26 2018-11-09 清华大学深圳研究生院 一种无机复合混凝剂及其制备方法和应用
CN108889273A (zh) * 2018-06-04 2018-11-27 安徽师范大学 一种复合吸附材料的制备方法及其应用
CN110523385A (zh) * 2019-09-12 2019-12-03 罗金标 一种基于有机-金属改性生物炭的吸附材料及其制法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103359829A (zh) * 2013-07-31 2013-10-23 环境保护部南京环境科学研究所 一种生物碳质复合多孔填料及其制备方法
CN107614424A (zh) * 2015-05-15 2018-01-19 酷星球能源系统股份有限公司 增强的生物炭
CN106268635A (zh) * 2016-08-10 2017-01-04 广州市金龙峰环保设备工程有限公司 一种铁炭生物颗粒及其制备方法和应用
CN108212080A (zh) * 2017-12-12 2018-06-29 江苏省农业科学院 一种复合改性秸秆活性颗粒炭吸附材料的制备方法及应用
CN108889273A (zh) * 2018-06-04 2018-11-27 安徽师范大学 一种复合吸附材料的制备方法及其应用
CN108773882A (zh) * 2018-06-26 2018-11-09 清华大学深圳研究生院 一种无机复合混凝剂及其制备方法和应用
CN110523385A (zh) * 2019-09-12 2019-12-03 罗金标 一种基于有机-金属改性生物炭的吸附材料及其制法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张涛等: "载铁生物炭的制备及其对高氟水的处理研究", 《应用化工》 *
曹声春等编著: "《催化原理及其工业应用技术》", 31 October 2001 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113019323B (zh) * 2021-03-11 2023-05-16 西北农林科技大学 超声活化生物炭及其制备方法与应用
CN113019323A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 西北农林科技大学 超声活化生物炭及其制备方法与应用
CN113083230A (zh) * 2021-04-02 2021-07-09 重庆大学 一种改性的稻秆生物炭吸附材料、制备方法和应用
CN113582312A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用
CN113786807A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 大连理工大学盘锦产业技术研究院 去除污水总磷和有机污染物的吸附剂及其制备方法和应用
CN113996270A (zh) * 2021-11-01 2022-02-01 南京工业大学 一种改性枸杞枝条吸附剂的制备与应用
CN114101310A (zh) * 2021-11-04 2022-03-01 生态环境部南京环境科学研究所 基于生物炭-凹凸棒土复配的铅镉污染农田土壤钝化方法
CN114101310B (zh) * 2021-11-04 2022-08-26 生态环境部南京环境科学研究所 基于生物炭-凹凸棒土复配的铅镉污染农田土壤钝化方法
CN114405471A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 东南大学 一种铝铁双金属改性生物炭除磷材料及其制备方法
CN114405471B (zh) * 2022-01-27 2023-12-22 东南大学 一种铝铁双金属改性生物炭除磷材料及其制备方法
CN114940564A (zh) * 2022-05-31 2022-08-26 太原理工大学 一种铁型自养反硝化耦合生物炭控制景观水体底泥中氮释放的方法
CN114940564B (zh) * 2022-05-31 2023-12-22 太原理工大学 一种铁型自养反硝化耦合生物炭控制景观水体底泥中氮释放的方法
CN117574690A (zh) * 2024-01-16 2024-02-20 深圳碳中和生物燃气股份有限公司 基于负碳排放的生物炭制备分析方法及相关装置
CN117574690B (zh) * 2024-01-16 2024-04-12 深圳碳中和生物燃气股份有限公司 基于负碳排放的生物炭制备分析方法及相关装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
CN111135790B (zh) 一种除磷复合吸附剂及其制备方法和在污水处理中的应用
CN102276237B (zh) 凹凸棒石基碳复合陶粒、其制备方法及其用途
Zhang et al. Removal of ammonia nitrogen and phosphorus by biochar prepared from sludge residue after rusty scrap iron and reduced iron powder enhanced fermentation
CN108927109B (zh) 一种磷石膏改性生物炭方法及其应用
CN108993475B (zh) 一种三元复合材料非均相光Fenton催化剂及其制备和应用
CN105195093A (zh) 一种改性核桃壳活性炭吸附剂及其制备方法
CN111732147B (zh) 一种利用Bi-MOF-聚合物复合物处理水体中磷酸根的方法
CN111939874A (zh) 污泥基生物炭活化过硫酸盐协同去除水中四环素的方法
CN110548487B (zh) 一种水热炭基复合材料、其制备和应用
CN106390927B (zh) 一种去除地表水体磷酸盐的生物碳质复合吸附材料的制备方法
CN113321345A (zh) 一种基于污泥基生物炭的可同时回收水体中磷和去除抗生素的方法
CN111204817B (zh) 一种利用有害水华藻及塑料制备的磁性复合炭及制备方法
CN106140087A (zh) 一种用于污水除磷的污泥活性炭吸附剂及其制备方法
CN107555414B (zh) 一种园林废弃物生物质炭及其制备方法和用途
CN115301236A (zh) 一种原位铁改性制备铁泥基催化活性颗粒生物炭的方法
CN113019323B (zh) 超声活化生物炭及其制备方法与应用
CN106744952A (zh) 污水污泥制备改性活性焦的方法
CN110523378B (zh) 一种藻水分离站蓝藻藻泥制备生物质活性炭并用于尾水藻毒素吸附的用途
CN108314179B (zh) 强化活性污泥去除污水氮磷和难降解有毒有机物的方法
CN113083216B (zh) 二维镍基复合金属氧化物吸附剂及制法和去除磷酸根的应用
CN110575812B (zh) 一种陶土/软锰矿高效除磷的环保吸附材料及制备方法
TWI772919B (zh) 利用沼渣製備高比表面積生物炭基金屬離子吸附劑之方法
CN105688806A (zh) 城市污水处理厂污泥水热活化制备介孔碳的方法及污泥基介孔碳材料
CN111807450A (zh) 一种治理排污口污染水体的装置和方法

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: 20201023