CN111921501B

CN111921501B - 载铁腐植酸及其制备方法、应用及应用方法

Info

Publication number: CN111921501B
Application number: CN202010386793.0A
Authority: CN
Inventors: 赵仕林; 张衡; 谢代蕊; 马骏; 廖洋; 蒋梦; 黄皓
Original assignee: Sichuan Normal University
Current assignee: Sichuan Normal University
Priority date: 2020-05-09
Filing date: 2020-05-09
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2040-05-09
Also published as: CN111921501A

Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，公开了一种载铁腐植酸的制备方法，以腐植酸为原料，经碳化和载铁处理得到。以载铁腐植酸作为吸附剂，可将其应用于低浓度四环水废水处理。本发明载铁腐植酸兼具吸附速率快、富集效果佳的双重有益效果，以腐植酸为原料进行改性得到的载铁腐植酸吸附剂，具备原料易得、容易制取、吸附速率快、吸附效果佳，易于推广的技术效果。

Description

载铁腐植酸及其制备方法、应用及应用方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体地说，涉及载铁腐植酸及其制备方法、应用及应用方法。

背景技术

随着城镇化的发展，产生越来越多的生活污水，水污染情况日益复杂。生活污水中的物质主要包含两大类：可溶性有机物(DOM)和无机盐。城市生活污水的典型特征是氮，氮主要以总氨氮(TAN,TAN＝NH₃/NH₄ ⁺-N)和有机氮(ON)的形式存在。

ON容易随水解而变为TAN。污水处理厂在对废水进行不同程度的处理后，主要的含水含氮物质经过好氧生物处理后从氨氮变成硝酸盐，溶解性有机氮(DON)并未转化，但在第三级处理中从硝酸盐变成DON，DON的比例反而增加。溶解性有机氮(DON)中的亲水性有机氮的存在极易引起水体的富营养化问题，如赤潮、水华等。有一部分疏水性有机氮则长期在环境中存留，难以降解；废水中产生的溶解有机氮(DON)会参与导致形成含氮氯化副产物，膜结垢和硝化反应等问题。因此，DON的处理对于废水回收应用和对营养敏感的流域都非常重要。

四环素(TC)对革兰氏阳性/阴性细菌，原生动物和支原体等具有很强的抗菌作用，因而广泛用于人类医学，动物医学和农业。TC不能被人类和动物有机体完全代谢，大约90％的TC摄入是通过尿液排出的。因此，如果在未经适当预处理的情况下将TC释放到水环境或土壤中，这些有害残留物将有助于产生抗药性的病原微生物。

对于低浓度四环素污染的水，吸附是有效且具有成本效益的，其易于操作和再生，并且可用量足够。

目前处理四环素的吸附剂多为凹凸棒石(如CN102531084B、CN102531086B和CN102527325B)、水滑石负载光催化吸附材料(如CN109133452A)、生物炭(CN110756168A)等，但目前并未出现采用腐植酸作为吸附剂吸附废水中低浓度四环素的方法。

氨氮(NH₃/NH₄ ⁺-N)是水环境中主要的含氮污染物质，其中无机氮、氨氮的浓度过高会造成水体严重的富营养化，减少溶解氧，破坏水体环境的自净化系统。为了抑制藻类的生长，地下水补给中氨氮的最大允许浓度为1.0mg N/L。因此，从地表水道和处理后的废水中去除低浓度氨氮对于防止藻类生长和水富营养化，提高再生水的质量至关重要。

吸附法是低浓度氨氮深度处理最常用、最有效的方法。目前研究的吸附剂主要包括活性炭、沸石、树脂、膨润土、粉煤灰、植物多酚、陶瓷以及其改性产物等。目前的吸附剂主要存在反应时间长、吸附氨氮吸附容量低、去除率低、成本高的问题。

公开号为CN104211246B的专利，公开了一种低浓度氨氮废水或料液处理方法。该专利通过沸石与气态膜联合处理方式处理氨氮废水，存在处理周期长、成本高的缺点。

公开号为CN105060387A的专利，公开了一种处理低浓度氨氮废水的生物颗粒制备方法。该专利中对氨氮的吸附，主要是利用芦苇颗粒中的纤维与氨氮作用，纤维中的木质素和纤维素链在pH为5至7之间带负电。通过静电吸引力促进了与带正电荷的离子的吸附(离子交换)，吸附达到平衡的时间快，而当pH值超过7时，平衡吸附状态迅速向非离子形式转移，从而不利于氨氮的去除。

因此，寻求一种快速吸附氨氮、成本低的吸附剂尤为重要。

发明内容

经过大量的研究，我们发现，以腐植酸为原料进行碳化载铁改性，形成的载铁腐植酸能够与邻近颗粒表面N-位配位，或R-NH2等配体形成配合物，与NH₃·H₂O形成络合物，Fe(Ⅲ)缺电子的酸与N富电子路易斯碱形成配合物，可以很好地选择性吸附含-N-、-NH₂、NH₃等配体的化合物，从而对四环素、低浓度氨氮达到去除目的。以腐植酸为原料进行改性得到的载铁腐植酸，具备原料易得、容易制取、吸附速率快、吸附效果佳，易于推广。

因此，本发明的第一个目的在于，提供一种载铁腐植酸的制备方法，包括如下步骤：

S1前处理：用碱将腐植酸洗涤后，干燥处理；

S2碳化：将S1中干燥处理的腐植酸放入管式炉中碳化，在N₂氛围下升温至一定温度后保温，得到腐植酸碳；

S3载铁：向S2中的腐植酸碳加入氯化铁溶液并搅拌，在pH为4的条件下，反应一定时间，经离心、洗涤、冻干得到载铁腐植酸。

本申请的载铁腐植酸经前处理、碳化、载铁处理得到的载铁腐植酸。

(1)现有的载铁腐植酸是通过腐植酸与铁能够稳定的络合而制成的，但Fe³⁺的水解产物的浓度随pH的变化而变化，pH>6时，会形成Fe(OH)₂ ⁺、Fe(OH)₃、Fe(OH)₄ ^-化合物，从而不利于腐植酸与Fe³⁺络合。且腐植酸易溶于水，对水质的色度浊度都有影响，且腐殖质类污染物的存在，可能是消毒副产物的前驱体，对环境不友好，而且在环境中很难降解。

(2)本发明的载铁腐植酸，是以腐植酸为原料，碳化后，能够保留腐植酸的官能团以及获得较高的比表面积，且具有较高的吸附性能，再负载金属铁，铁在环境中普遍存在，且与环境友好，对于有机物(氮)的吸附，负载金属铁具有优异的络合配位能力。此外，本发明的载铁腐植酸中负载pH为3～6，能够避免Fe³⁺的水解产物产生。

本发明的第二个目的在于，提供一种以腐植酸为原料，经预处理、碳化和载铁得到的产品--载铁腐植酸。

本发明的第三个目的在于，提供一种载铁腐植酸的应用，载铁腐植酸作为吸附剂用于处理低浓度四环素废水。

本申请利用载铁腐植酸作为吸附剂，用于处理生活污水中的低浓度四环素。

(1)腐植酸通过碳化处理得到腐植酸碳，腐植酸的疏水分配作用、π-π作用、氢键等，使其对疏水性有机物或有机氮也有良好的吸附性能。

(2)Fe(Ⅲ)能与邻近颗粒表面N-位配位，或R-NH₂等配体形成配合物，与NH₃·H₂O形成络合物，Fe(Ⅲ)缺电子的酸与N富电子路易斯碱形成配合物，作用力强。因此，Fe(Ⅲ)可以很好地选择性吸附含-N-、-NH₂、NH₃等配体的化合物，达到去除污染物的目的。

本发明的第四个目的在于，提供一种载铁腐植酸的应用方法，废水pH调整为3～6，投加量为2g/L～4g/L，四环素浓度为5mg/L～200mg/L。

(1)pH设置为3～6时，TC以TCH^2±的形式存在。负电荷可与Fe³⁺静电相互作用，TC的羟基可与载体腐植酸络合的中性配位，从而提高去除效率。

(2)投加量为2g/L～4g/L时，对TC的吸附效果最佳。

本发明的第四个目的在于，提供一种载铁腐植酸的应用，载铁腐植酸作为吸附剂用于处理低浓度氨氮废水。氨氮是水环境中的主要的含氮污染物质，氨氮过高将引起水体严重的富营养化，因此，需对处理后的低浓度氨氮废水进行处理。载铁腐植酸与NH₃·H₂O进行配位络合，从而达到吸附去除氨氮的作用。

本发明的第五个目的在于，提供一种载铁腐植酸的应用方法，载铁腐植酸的载铁百分量为1％～5％，吸附时间为10min～40min，载铁腐植酸的投加量为0.8g/L～2.4g/L，废水pH调节至8～10，氨氮浓度为5mg/L～30mg/L。

具体地：

(1)载铁百分量为1％～5％时，对氨氮的去除率最佳，且腐植酸-COO-等酸性官能团吸附NH₄ ⁺和Fe(Ⅲ)配位络合NH₃·H₂O共同作用的结果；

(2)吸附时间为10min～40min，对氨氮的去除率达20％；

(3)投加量为0.8g/L～2.4g/L，投加量的增加，吸附位点的增加，去除率也增加；投加量为此范围的废水，其pH在5～6之间，溶液中的NH₄ ⁺存在水解平衡，载铁腐植酸通过配位络合吸附一部分NH₃·H₂O。此外，载铁腐植酸的表面有羧基负离子官能团，可以静电吸附部分NH₄ ⁺和H⁺，使氨氮的去除率随着投加量增加；

(4)废水pH调节至8～10，pH>7时，NH₃·H₂O比例逐渐上升，载铁腐植酸通过配位作用吸附的氨氮增加。

本发明的有益效果在于：

(1)载铁腐植酸的原料易得、制取过程简单；

(2)对低浓度四环素的吸附速率快、吸附效果佳；

(3)对低浓度氨氮有着部分去除作用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为不同碳化温度的腐植酸碳对TC吸附的影响结果数据图；

图2为不同载铁百分量对载铁腐植酸吸附TC的影响影响结果数据图；

图3为载铁腐植酸吸附四环素机理示意图；

图4为载铁腐植酸的FT-IR谱图；

图5为载铁腐植酸的XPS图；

图6为pH对CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附25mg/L TC的去除率的影响结果数据图；

图7为不同投加量对CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附25mg/L TC吸附容量的影响结果数据图；

图8(a)为CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)不同投加量时，四环素(TC)的浓度曲线随时间变化结果数据图；

图8(b)初始浓度为25mg/L四环素(TC)时，CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)的各种吸附剂量下的吸附去除效率(％)；

图9为腐植酸及腐植酸碳分别负载不同量的铁对氨氮的吸附去除效果结果数据图；

图10为吸附时间对HA-(3％)Fe(Ⅲ)吸附氨氮去除率的影响结果数据图；

图11为吸附剂HA-(3％)Fe(Ⅲ)投加量对氨氮去除率的影响结果数据图；

图12为废水pH对HA-(3％)Fe(Ⅲ)吸附氨氮去除率的影响结果数据图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

第一，本发明提供了一种载铁腐植酸的制备方法，包括如下步骤：

S1前处理用碱将腐植酸洗涤后，干燥处理；碱为0.01mol/L的NaOH；

S2碳化将S1中干燥处理的腐植酸放入管式炉中碳化，在N₂氛围下以5℃/min的速度升温至300℃～500℃后保温2h，得到腐植酸碳；

S3载铁向S2中的腐植酸碳加入2g/L氯化铁溶液并搅拌，控制铁的负载量为1wt.％～12wt.％，在pH为4的条件下，反应4h，经离心、洗涤、冻干得到载铁腐植酸。

在本发明中，所述S2中，腐植酸碳的碳化温度为300℃～500℃；所述S3中，载铁腐植酸的载铁百分量为2％～10％。

第二，本发明提供一种以载铁腐植酸为原料，经预处理、碳化、载铁得到的产品--载铁腐植酸。

第三，本发明提供了一种载铁腐植酸的应用，其特征在于，载铁腐植酸作为吸附剂用于处理低浓度四环素废水。

第四，本发明提供了一种载铁腐植酸的应用方法，废水pH调节至3～6，投加量为2g/L～4g/L，四环素浓度为5mg/L～200mg/L。

第五，本发明提供了一种载铁腐植酸的应用，载铁腐植酸作为吸附剂用于处理低浓度氨氮废水。

第六，本发明提供了一种载铁腐植酸的应用方法，其特征在于，载铁腐植酸的载铁百分量为1％～5％，吸附时间为10min～40min，载铁腐植酸的投加量为0.8g/L～2.4g/L，废水pH调节至8～10，氨氮浓度为5mg/L～30mg/L。。

第七，载铁腐植酸的可重复使用性，用无水乙醇再生后，载铁腐植酸吸附剂吸附TC的性能在重复使用5次后略有下降。TC的去除率仍然可以达到80％，表明吸附剂具有良好的可重复使用性。CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附四环素后的溶液中未检测到铁离子。它表明该材料是稳定的，不会对环境造成二次污染。

实施例1

一种载铁腐植酸的制备方法，包括如下步骤：

S2碳化将S1中干燥处理的腐植酸放入管式炉中碳化，在N₂氛围下以5℃/min的速度升温至300℃～500℃后保温2h，得到腐植酸碳；碳化温度可以选择300℃、400℃、500℃。

S3载铁向S2中的腐植酸碳加入2g/L氯化铁溶液并搅拌，控制铁的负载量为1wt.％～12wt.％，在pH为4的条件下，反应4h，经离心、洗涤、冻干得到载铁腐植酸；铁负载量可以是1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、10wt.％、12wt.％。

实验例1--不同碳化温度的腐植酸碳对TC吸附的影响

分别以实施例1中的腐植酸(HA)、腐植酸碳(CHA300、CHA400和CHA500)为吸附剂，处理低浓度四环素废水。

实验方法：向装有100mL 25mg/L TC溶液的锥形烧瓶中分别加入0.2g HA，CHA300/400/500。将其在恒温(25℃)振荡器上进行吸附，分别在10min、20min、40min、80min、160min、320min、480min和600min采集样品，并用0.22μm水相滤膜过滤，稀释10倍后通过双光束紫外可见分光光度计在357nm下测量样品四环素的浓度。

实验结果如图1所示。

由图1可知，随着碳化温度的升高，TC的去除效率也随之提高，HA、CHA300、CHA400对25mg/L四环素吸附去除率能分别为51.79％、52.8％、69.33％。具体地，水溶性低的非极性有机物则优先通过疏水性与HA结合。①碳化后，亲水性官能团逐渐消失，疏水性也得到改善，因而CHA400的吸附能力大于CHA300。②CHA400的吸附能力大于CHA500，是由于TC对CHA的吸附不是单个疏水键，而是H键、π-π相互作用与疏水键共同作用的结果。

实验例2--不同载铁百分量对载铁腐植酸吸附TC的影响

以实施例1的HA、CHA300、CHA400和CHA500负载1wt.％～12wt.％的铁离子，得到载铁腐植酸。

实验方法同实验例1的实验方法。实验结果如图2所示。

如图2所示，①HA/CHA-Fe(Ⅲ)对TC的吸附能力最佳，吸附速率也更快。是由于TC的羟基和氨基与HA/CHA-Fe(Ⅲ)表面的路易斯酸络合物中心(Fe³⁺)配位，因此吸附能力增强。②反应后溶液的pH在4～6之间，且TC以中性分子(TC/⁺TC^-)或负离子(TC^-)存在，此种形式的表面络合和静电相互作用(如图3所示)，疏水键合是主要驱动力，其次是π-π相互作用和H键。③铁含量越高，与TC表面络合的Fe³⁺酸性配合物中心的酸度越强，阳离子CHA-Fe(Ⅲ)和带负电的TC^-之间的静电相互作用越强。④CHA400-Fe(Ⅲ)的吸附速率最快，且吸附去除率最高。CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)能将25mg/LTC吸附处理到0.34mg/L，去除率高达99.98％。

实验例3--载铁腐植酸化合物的表征

(1)FT-IR

样品：实施例1中的HA、CHA300/400/500、CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)及吸附TC后的CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)，其中：CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)表示碳化温度为400℃，载铁百分量为10％。实验结果如图4所示。

由图4可知，①与在500℃下碳化的HA相比，在400℃下官能团的损失较少，且保留了一些基团，这有利于铁的负载和形成H键的部位。保留的芳环的核结构可以提供π电子，使其具有吸附TC的能力。②与CHA400相比，CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)中538cm^-1处Fe-O增强的振动带的存在表明HA和羧酸的羧基之间形成了金属-氧键。在1554cm^-1处观察到酰胺Ⅱ带(N-H,C-N)验证了TC在CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)上的成功结合。

(2)XPS

以CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)为实验样品。实验结果如图5所示。

用X射线光电子能谱(XPS)分析了CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)的表面化学状态。如图5所示，XPS调查谱证实CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)中存在C，O，Fe，这与图4中的FT-IR分析一致。再次证明了样品的成功合成。

实验例4--不同工艺参数对载铁腐植酸吸附TC的影响

以实施例1中CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)作为吸附剂。

(1)pH

实验方法：用2至10的pH值测试了pH对CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附TC量的影响。使用0.1M NaOH或HCl，通过pH计调节TC溶液(25mg/L)的pH值。吸附在298K水浴振荡器上进行。分别在10min、20min、40min、80min、160min、320min、480min和600min取出1.5mL样品。检测方法：用0.22μm水相过滤器过滤，并在357nm下通过UV-vis测定浓度。实验结果如图6所示。

由图6可知，pH为3～6时，CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附TC的效果最佳。具体地，①pH通过影响四环素分子的形态，从而影响CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附TC的效果。②四环素含有三种可电离的官能团(酰胺-羰基酰胺系统，酚羟基-羟羰基烯醇系统和二甲胺官能团体系)，贡献了三个pKa。当pH<pKa₁(3.3)时，TC以TCH³⁺的形式存在；pKa₁(3.3)<pH<pKa₂(7.68)为TCH^2±；pKa₂(7.68)<pH<pKa₃(9.69)表示为TCH^+/2；pH>pKa₃(9.69)表示为TC^2-。③当pH为2时，TCH³⁺和CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)在材料表面具有静电排斥力，仅是疏水性分布，π-π相互作用和H键，吸附能力较低。④当pH在4和6之间时，TC以TCH^2±的形式存在。负电荷可与Fe³⁺静电相互作用，TC的羟基可与CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)络合的中性配位，从而提高去除效率。⑤随着pH(6～8)的增加，TC的负电荷增加，-OH在水分子中的络合竞争增加，因此TC的吸附能力下降。

(2)投加量

实验方法：向50mL 25mg/L TC溶液中分别添加0.02g、0.04g、0.08g、0.1、0.12g、0.16g和0.2g吸附剂，以预定的时间间隔取出1.5mL样品溶液。检测方法：同(1)的检测方法。

同时检测，A：不同吸附时间下TC浓度的变化；B：不同投加量下对TC吸附去除效率的变化。实验结果如图7和图8所示。

投加量(0.02g、0.04g、0.08g、0.10g、0.12g、0.16g、0.20g)对CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)吸附25mg/L TC的吸附容量的影响，其吸附平衡容量分别为(49.48mg/g、26.45mg/g、14.71mg/g、14.16mg/g、11.94mg/g、8.95mg/g、7.16mg/g)，吸附剂对TC的去除率随吸附剂量的增加而增加，但吸附容量随之降低。

添加少量吸附剂意味着吸附位点不足，去除效率低；而添加更多的吸附剂，则吸附位点增加，去除效率提高。如图8(a)和图8(b)所示，CHA400-(10％)Fe(Ⅲ)对TC的吸附量(qe)随吸附剂量的增加而急剧下降，这是由于溶液中存在污染物吸附平衡所致。加入的吸附剂越多，qe越小。随着吸附剂量的增加，溶液的pH值逐渐降低。吸附后，pH分别为4.65、4.34、4.12、4.08、4.02、3.93和3.88。当pH为4.08时，吸附去除率突然增加，但是当吸附去除率大于该值时，去除率缓慢下降。

实验例5--载铁腐植酸作为吸附剂吸附低浓度氨氮废水，同时以载体腐植酸的载铁百分量、废水pH、载铁腐植酸的投加量、吸附时间为影响因子进行实验。

以实施例1中的载铁腐植酸为样品。

(1)载铁百分量

实验方法：向20mg/LNH₄Cl溶液中分别加入0.1g不同的载铁腐植酸材料HA-(0～10％)Fe(Ⅲ)、CHA300-(0～10％)Fe(Ⅲ)、CHA400-(0～10％)Fe(Ⅲ)、CHA500-(0～10％)Fe(Ⅲ)，吸附1h后测定氨氮的浓度。

实验结果如图9所示。

由图9可知，未碳化的载铁腐植酸铁对TC的吸附效果最佳。负载铁后的氨氮去除率有所上升，是由于HA/CHA-Fe(Ⅲ)可以与氨分子(NH₃·H₂O)进行配位络合，从而吸附去除氨氮。在未调节pH的条件下，NH₃·H₂O形态含量极少，络合作用只能去除极少量氨氮，因此最高去除率只能达到24.3％。随着负载铁百分量增大，材料表面酸性增强，导致正电性增强，此时静电排斥作用较大，对氨氮去除率亦逐渐下降。

(2)吸附时间

实验方法：称取0.1g HA-(3％)Fe(Ⅲ)，加入20mg/LNH₄Cl，分别在5min、7.5min、10min、20min、40min、80min、100min取样，测定氨氮的浓度。

实验结果如图10所示。

如图10所示，吸附时间为40min时，载铁腐植酸对氨氮的去除效果最佳。在吸附时间为10min时，HA-Fe(Ⅲ)对NH₄ ⁺基本上达到平衡，去除率达20％，在HA-Fe(Ⅲ)上的吸附主要是HA上负离子基团的静电作用，几乎没有配位作用，这是因为这时反应的pH较低(4～5)，NH₄ ⁺的形态接近于99％，同时H⁺对其吸附也存在竞争作用，因此吸附去除率较低。

(3)投加量

实验方法：称取0～0.2g HA-(3％)Fe(Ⅲ)，分别加入50mL20 mg/LNH₄Cl，20min吸附平衡后取样，测定氨氮的浓度。实验结果如图11所示。

投加量为0.1g时，载铁腐植酸对氨氮的去除效果最佳。在pH<7时氨氮主要以NH₄ ⁺形式存在，但溶液中仍然存在

的水解平衡，HA-Fe(Ⅲ)也可通过配位络合吸附一部分NH₃·H₂O。此外HA-Fe(Ⅲ)表面有羧基负离子官能团，可以静电吸附部分NH₄ ⁺和H⁺，使氨氮的去除率随着投加量增加而随着材料投加量增加；但当吸附剂量继续增加到0.2g时，HA-Fe(Ⅲ)表面全被H⁺占据，且溶液此时pH下NH₄ ⁺的水解受到抑制，使得氨氮去除率随着材料投加量的增加而降低。

(4)pH

实验方法：称取0.1g HA-(3％)Fe(Ⅲ)，分别加入50mL20 mg/LNH₄Cl，分别调节pH为2、4、6、7、8、9、10，20min吸附平衡后取样，测定氨氮的浓度。实验结果如图12所示。

如图12所示，随着pH的升高，HA-(3％)Fe(Ⅲ)对氨氮的吸附效果增加。是由于pH<7时，氨氮NH₃-N主要以NH₄ ⁺存在；pH>7时，NH_3`H₂O比例逐渐上升，NH₄ ⁺的pKA＝9.25，在pH为9.25时，超过一半的NH₃-N以NH₃·H₂O形式存在。随着pH的升高，NH₃·H₂O比例逐渐上升，通过配位作用，吸附的氨氮增加。

综上所述，腐植酸原料，经过碳化后，再负载Fe³⁺改性，制的材料能分别吸附NH₄ ⁺-N和NH₃-N。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种载铁腐植酸的制备方法，其特征在于，

S1 前处理：用碱将腐植酸洗涤后，干燥处理；

S2 碳化：将S1中干燥处理的腐植酸放入管式炉中碳化，在N₂氛围下升温至一定温度后保温，得到腐植酸碳；

S3 载铁：向S2中的腐植酸碳加入氯化铁溶液并搅拌，在pH为4的条件下，反应一定时间，经离心、洗涤、冻干得到载铁腐植酸。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，腐植酸碳的碳化温度为300℃~500℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，载铁腐植酸的载铁百分量为2%~10%。

4.一种由权利要求1至3中任意一项所述的制备方法得到的载铁腐植酸。

5.一种如权利要求1至3中任意一项所述的制备方法得到的载铁腐植酸或如权利要求4所述的载铁腐植酸的应用，其特征在于，载铁腐植酸作为吸附剂用于处理低浓度四环素废水。

6.一种如权利要求5所述的载铁腐植酸的应用方法，其特征在于，废水pH调整为3~6，投加量为2g/L~4g/L，四环素浓度为5mg/L~200mg/L。

7.一种如权利要求1至3中任意一项所述的制备方法得到的载铁腐植酸或如权利要求4所述的载铁腐植酸的应用，其特征在于，载铁腐植酸作为吸附剂用于处理低浓度氨氮废水。

8.一种如权利要求7所述的载铁腐植酸的应用方法，其特征在于，载铁腐植酸的载铁百分量为1%~5%，吸附时间为10min~40min，载铁腐植酸的投加量为0.8g/L~2.4g/L，废水pH调节至8~10，氨氮浓度为5mg/L~30mg/L。