CN115738997A - 铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
铈‑铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用，涉及铈‑铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用。本发明的目的是为了解决传统的Ce基金属有机骨架不稳定，未分解的有毒有机桥接连接剂可能在吸附过程中释放到水中，进而导致二次有机污染的问题。方法：在超声作用下将CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O加入到乙二醇溶液中，混合均匀后加入亲水性多孔生物炭、乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌反应后将反应产物加入到水热反应器中，在200～205℃的温度条件下保温12～12.5h，保温结束后冷却、冲洗，得到铈‑铁共改性亲水多孔生物炭。本发明可获得铈‑铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用。
Description
技术领域
本发明涉及铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用。
背景技术
磷酸盐是水生生物生长繁殖的关键营养物质，然而过量的磷酸盐通过径流进入水体会导致富营养化，引发藻华，水质退化，鱼类死亡，甚至水生生态系统崩溃。因此，有效地控制水体富营养化是至关重要的。在过去的几十年里，人们研究了不同的方法(如生物处理、电化学过程和化学沉淀法)来去除废水中的磷酸盐。不幸的是，这些工艺都有各种各样的限制，如高处理成本和水的能源消耗。相对而言，吸附工艺被认为在低磷酸盐浓度下有效，操作步骤简单，价格廉价且成本效益高，并提供吸附后磷酸盐回收的能力，因此具有巨大的潜力。
此外，我国作物秸秆年产量约9亿吨，居世界首位，成为我国农林废弃物的最主要部分，目前我国农作物秸秆资源化利用率不高，且秸秆焚烧等不合理处置方法易造成大气污染等环境问题。因此，农作物秸秆如何实现绿色的资源化利用，成为目前急需解决的问题。最近，不同种类的生物质材料(如活性炭、壳聚糖和竹木)已被用于吸附去除水体中的无机和有机污染物。在众多的吸附剂中，秸秆生物炭由于易获得和环境良性，可用于提高土壤肥力和改善土壤理化性质，因此在废水处理中受到越来越多的关注。而且生物炭还具有较大的表面积，使其成为去除污染物的潜在吸附剂。即便如此，由于生物炭表面带负电荷，使用它来去除阴离子污染物是有限制的，这可能是原始生物炭去除磷酸盐不令人满意的原因。因此，对原始生物炭进行改性以增强其对磷酸盐的亲和力是非常必要的。
在众多的改性剂中，稀土元素，特别是镧(La)改性生物炭，因其对磷酸盐的强亲和力而受到特别的关注。而铈(Ce)的电子构型([Xe]4f15d16s2)与La([Xe]5d16s2)是一致的，但是很少有人研究铈(Ce)对磷酸盐的去除能力。实际上，Ce是地壳中最丰富的稀土元素，它的地壳平均丰度为70ppm，与铜(68ppm)相似，比La(29ppm)和其他常见元素如钴普遍。此外，Ce在较宽的pH范围内表现出较强的化学稳定性，并且观察到CePO4具有较低的溶解度，这表明基于Ce的吸附剂适合于磷酸盐的消除和回收。此前报道的一些研究也证实了这一假设，例如，CeO2功能化木质素对磷酸盐吸附能力比木质素(1.9mg/g)提高了14倍，达到27.9mg/g，纳米CeO2改性的玉米秸秆生物炭比原始生物炭对磷酸盐的吸附能力(78mg/g)高出约30倍。表面羟基与磷酸盐之间的静电吸引和配体交换作用是这些吸附剂去除磷酸盐的主要原因。此外，还有研究者也证实了部分分解的Ce基金属有机骨架对磷酸盐的吸附能力超过189.4mg/g，Ce(Ⅲ)更适合与磷酸盐形成结合。然而，考虑到Ce基金属有机骨架不稳定，未分解的有毒有机桥接连接剂可能在吸附过程中释放到水中，导致二次有机污染，因此需要更稳定和安全的Ce(Ⅲ)基吸附剂来去除磷酸盐。
为了使改性剂的负载具有更加丰富的活性位点，有必要制备具有多孔特性的生物炭。有几项研究使用了不同的药剂(如：NaCl、KOH和ZnCl2)通过改善生物炭的孔结构来活化生物炭，以获得较高的吸附性能，但这些药剂具有腐蚀性，在工业应用时会造成一定程度的环境污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用。
铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、制备多孔生物炭：
将玉米秸秆粉和碳酸氢钾混合均匀后，在800～805℃的氮气气氛流动下热解2～2.05h，热解结束后除去灰、洗涤和干燥，得到多孔生物炭，所述的玉米秸秆粉与碳酸氢钾的质量比为(1～1.05)：(1～1.05)；
步骤二、制备亲水性多孔生物炭：
将步骤一中得到的多孔生物炭加入到过硫酸铵溶液中，在60～65℃的温度条件下反应24～24.5h，再对反应产物进行洗涤和干燥，得到亲水性多孔生物炭；
步骤三、制备CeCO3OH改性磁性亲水性生物炭：
在超声作用下将CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O加入到乙二醇溶液中，混合均匀后加入步骤二中得到的亲水性多孔生物炭、乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌反应30～60min后，将反应产物加入到水热反应器中，并置于马弗炉内，然后在200～205℃的温度条件下保温12～12.5h，保温结束后冷却、冲洗，得到铈-铁共改性亲水多孔生物炭；所述的CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O的总质量与亲水性多孔生物炭的质量比为(9.6～9.605)：(0.5～0.505)，所述的CeCl3·7H2O与FeCl3·6H2O的摩尔比为(2～2.83)：(1～1.005)，所述的亲水性多孔生物炭、乙酸钠与柠檬酸钠的质量比为(0.5～0.505)：(3.6～3.605)：(6～6.005)。
铈-铁共改性亲水多孔生物炭的应用，所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭用于去除磷酸盐。
本发明的有益效果：
本发明采用一锅水热法制备了磁性CeCO3OH改性的玉米秸秆亲水性生物炭Ce-Fe-HPBC，并用其对水中磷酸盐进行吸附去除，具有去除效率高、绿色环保等优点，主要作用机制包括：(1)随着pH的变化，在CeCO3 +和H2PO4 -/HPO4 2-之间会发生静电吸引和配体交换相互作用，促进磷酸盐的吸附；(2)来自于Ce-OH中的-OH与磷酸盐交换形成内球络合Ce-O-P，以及吸附过程中的电子转移强化了磷酸盐的吸附能力。因此，制备得到的铈-铁共改性亲水多孔生物炭，实现高效的水中磷酸盐的去除，促进了污染水体的修复与应用。
作为一种环境友好型微碱性钾盐KHCO3逐渐被用于多孔碳的绿色合成，它也被证明可以有效地提高吸附剂的孔隙率，从而增加吸附剂的比表面积，改善孔径分布。利用KHCO3活化多孔生物炭负载Ce基团，有效地实现了水中磷酸盐的去除。
本发明中碳酸氢钾并无腐蚀性，其受热会分解产生二氧化碳气体，从而提高生物炭的孔隙度，增大生物炭比表面积，更有利于污染物的附着；过硫酸铵可以将生物炭炭化，增加其表面羟基基团，使生物炭更加亲水；添加柠檬酸钠是为了增加铁纳米粒子的分散性。
本发明可获得铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法及其应用。
附图说明
图1为实施例1中多孔生物炭(PBC)的接触角图，接触角为106.81°；
图2为实施例1中亲水性多孔生物炭(HPBC)的接触角图，接触角为29.13°；
图3为实施例1中铈-铁共改性亲水多孔生物炭(Ce-Fe-HPBC)的接触角图，接触角为32.38°；
图4为实施例1中磷酸盐吸附的动力学图，●代表Ce-Fe-HPBC，■代表CeCO3OH-HPBC，▲代表Fe2O3-HPBC，虚线代表拟一级动力学，实线代表拟二级动力学；
图5为实施例1中磷酸盐吸附的等温线图，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC，实线代表朗格缪尔模型，虚线代表弗兰德里希模型；
图6为实施例1中Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC三种材料对水中磷酸盐的吸附效率图，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC；
图7为实施例1中Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC对磷酸盐吸附的动态柱拟合的托马斯模型，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC，实线代表托马斯模型；
图8为实施例1中Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC对磷酸盐吸附的动态柱拟合的约思纳尔逊模型，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC，实线代表约思纳尔逊模型；
图9为实施例1中初始pH值对磷酸盐吸附的影响图，■代表磷酸盐吸收量，▲代表最终pH值；
图10为实施例1中随着循环次数的增加，磷酸盐的吸附和解析性能的变化曲线，柱状图代表磷酸盐吸收量，▼代表解吸效率。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、制备多孔生物炭：
将玉米秸秆粉和碳酸氢钾混合均匀后，在800～805℃的氮气气氛流动下热解2～2.05h，热解结束后除去灰、洗涤和干燥，得到多孔生物炭，所述的玉米秸秆粉与碳酸氢钾的质量比为(1～1.05)：(1～1.05)；
步骤二、制备亲水性多孔生物炭：
将步骤一中得到的多孔生物炭加入到过硫酸铵溶液中，在60～65℃的温度条件下反应24～24.5h，再对反应产物进行洗涤和干燥，得到亲水性多孔生物炭；
步骤三、制备CeCO3OH改性磁性亲水性生物炭：
在超声作用下将CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O加入到乙二醇溶液中，混合均匀后加入步骤二中得到的亲水性多孔生物炭、乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌反应30～60min后，将反应产物加入到水热反应器中，并置于马弗炉内，然后在200～205℃的温度条件下保温12～12.5h，保温结束后冷却、冲洗，得到铈-铁共改性亲水多孔生物炭；所述的CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O的总质量与亲水性多孔生物炭的质量比为(9.6～9.605)：(0.5～0.505)，所述的CeCl3·7H2O与FeCl3·6H2O的摩尔比为(2～2.83)：(1～1.005)，所述的亲水性多孔生物炭、乙酸钠与柠檬酸钠的质量比为(0.5～0.505)：(3.6～3.605)：(6～6.005)。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中以10℃/min的升温速率升温至800～805℃。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤一中热解结束后先使用0.1～0.105mol/L的盐酸溶液除去灰，然后使用去离子水洗涤，再在80℃下过夜干燥，得到多孔生物炭。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中过硫酸铵溶液按照以下步骤制备：将22.82～22.823g过硫酸铵溶于100mL硫酸溶液中，混合均匀后，得到浓度为0.1mol/L的过硫酸铵溶液。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中多孔生物炭的质量与过硫酸铵溶液的体积的比为(0.5～0.505)g：30mL。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中使用恒温磁力混合器和冷凝回流装置在60～65℃的温度条件下反应24～24.5h。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中先使用蒸馏水洗涤反应产物，再在80～85℃下过夜干燥，得到亲水性多孔生物炭。
其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中保温结束后冷却，再使用无水乙醇和蒸馏水反复冲洗3～5次，得到铈-铁共改性亲水多孔生物炭。
其他步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤三中CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O的总质量与乙二醇溶液的体积的比为(9.6～9.605)g：60mL。
其他步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式铈-铁共改性亲水多孔生物炭的应用，所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭用于去除磷酸盐。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、制备多孔生物炭：
将玉米秸秆粉和碳酸氢钾按照1:1的质量比混合均匀后，加入到管式炉中，以10℃/min的升温速率升温至800℃,并在氮气气氛流动下热解2h，热解结束后先使用0.1～0.105mol/L的盐酸溶液除去灰，然后使用去离子水洗涤，再在80℃下过夜干燥，得到多孔生物炭(PBC)，所述的玉米秸秆粉与碳酸氢钾的质量比为1：1。
步骤二、制备亲水性多孔生物炭：
将0.5～0.505g多孔生物炭和30mL过硫酸铵溶液放入50mL圆底烧瓶中，使用恒温磁力混合器和冷凝回流装置，在60℃的温度条件下反应24h，再使用蒸馏水(DI水)洗涤反应产物，再在80℃下过夜干燥，得到亲水性多孔生物炭(HPBC)，将其放入自封袋中，防止受潮；
过硫酸铵溶液按照以下步骤制备：将22.82～22.823g过硫酸铵溶于100mL硫酸溶液中，混合均匀后，得到浓度为0.1mol/L的过硫酸铵溶液。
步骤三、制备CeCO3OH改性磁性亲水性生物炭(Ce-Fe HPBC)：
在超声作用下将总质量为9.6～9.605g的CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O(CeCl3·7H2O与FeCl3·6H2O的摩尔比为2：1)加入到60mL乙二醇(CH2OH)2溶液中，混合均匀后加入0.5～0.505g亲水性多孔生物炭、3.6～3.605g乙酸钠(CH3COONa)和6～6.005g柠檬酸钠，搅拌反应60min后，将反应产物加入到80mL水热反应器中，并置于马弗炉内，然后在200℃的温度条件下保温12h，保温结束后冷却，再使用无水乙醇和蒸馏水反复冲洗3次，得到铈-铁共改性亲水多孔生物炭(Ce-Fe-HPBC)；再使用上述同样方法合成了另外两种材料进行比较，即不含磁性的CeCO3OH-HPBC和不含Ce基团的Fe2O3-HPBC。
利用本实施例制备的铈-铁共改性亲水多孔生物炭，分别进行了亲水角、动力学、等温线、动态柱、pH影响和循环再生吸附实验，具体结论如下：
1、亲水角：
为了研究Ce-Fe-HPBC的亲水性，分别测定了水在PBC、HPBC和Ce-Fe-HPBC上的接触角。图1为实施例1中多孔生物炭(PBC)的接触角图，接触角为106.81°；图2为实施例1中亲水性多孔生物炭(HPBC)的接触角图，接触角为29.13°；图3为实施例1中铈-铁共改性亲水多孔生物炭(Ce-Fe-HPBC)的接触角图，接触角为32.38°；图1为实施例1中多孔生物炭(PBC)的接触角图，图2为实施例1中亲水性多孔生物炭(HPBC)的接触角图，图3为实施例1中铈-铁共改性亲水多孔生物炭(Ce-Fe-HPBC)的接触角图；如图1-3所示，PBC的表观接触角为106.81°，表明PBC的亲水性较低；亲水性处理后，HPBC的接触角比PBC小77.68°；同时，Ce-Fe-HPBC的接触角仅比HPBC小3.25°。结果表明，Ce-Fe-HPBC具有良好的润湿能力和多孔结构。
2、动力学：
吸附过程是：在1-120min时间内，浓度为50mg/L的磷酸盐溶液在25℃下，Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC的投加量均为0.2-0.2005g；
图4为实施例1中磷酸盐吸附的动力学图，●代表Ce-Fe-HPBC，■代表CeCO3OH-HPBC，▲代表Fe2O3-HPBC，虚线代表拟一级动力学，实线代表拟二级动力学；如图4所示，磷酸盐的吸附速率在前100min内猛增，但随后随着磷酸盐占据Ce-Fe-HPBC的活性位点，吸附量缓慢增加，并在250min内达到平衡。吸附剂吸附污染物的过程可大致分为膜扩散、颗粒内扩散以及活性吸附位点反应；从颗粒内扩散模拟结果可以发现，拟合的直线具有良好的R2值并偏离原点，这表明颗粒内扩散过程与这些吸附剂对磷酸盐的摄取有关，尽管这不是唯一的速率控制模型。此外，磷酸盐在Ce-Fe-HPBC上的吸附模拟结果显示出多元线性，这表明磷酸盐在Ce-Fe-HPBC上的吸附是两种或两种以上共存的吸附机制。
3、等温线：
等温线条件：磷酸盐初始浓度范围为50-400mg/L，通过向125mL磷酸盐溶液中分别添加0.05-0.0503g Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC三种样品，在溶液温度为25℃、pH为5.0的条件下，采用抗坏血酸紫外分光光度法测定波长700nm处的磷酸盐浓度。
图5为实施例1中磷酸盐吸附的等温线图，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC，实线代表朗格缪尔模型，虚线代表弗兰德里希模型；如图5所示，随着初始浓度的增加，Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC对磷酸盐的吸附逐渐提高，直至达到平衡期，这是因为相对较高的浓度梯度可以增强初始阶段的吸附驱动效能，也可以刺激被吸附物之间争夺有限的吸附位点。
Langmuir模型对Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC有较好的近似拟合(R2大于0.96)，表明磷酸盐的摄取与单层吸附过程有关。根据Langmuir模型计算出Fe2O3-HPBC和CeCO3OH-HPBC的最大容量分别为84.69和198.00mg/g，表明与含铁基团相比，含Ce基团对磷酸盐的吸收作用更显著。然而，由于Fe改性的HPBC占据了负载位置并增加了重量，Ce-Fe-HPBC的磷酸盐吸收率略低，为196.75mg/g，略低于CeCO3OH-HPBC，但仍高于以往报道的大多数与Ce相关的吸收率。
4、动态柱：
吸附过程是：以50mg/L的KH2PO4溶液作为突破实验的模型溶液，在25℃的固定床吸附柱(3.0cm高，5.0mL/min)上进行。将3-3.005g的Ce-Fe-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Fe2O3-HPBC吸附剂分别装入不锈钢吸附柱中，床层高度为3.0cm。磷酸盐溶液用泵从底向上排出，流速为4.5-5.0mL/min，每隔1h收集吸附柱出水用于紫外分光光度法分析。
图6为实施例1中Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC三种材料对水中磷酸盐的吸附效率图，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC；图7为实施例1中Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC对磷酸盐吸附的动态柱拟合的托马斯模型，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC，实线代表托马斯模型；图8为实施例1中Fe2O3-HPBC、CeCO3OH-HPBC和Ce-Fe-HPBC对磷酸盐吸附的动态柱拟合的约思纳尔逊模型，●代表Fe2O3-HPBC，▲代表CeCO3OH-HPBC，■代表Ce-Fe-HPBC，实线代表约思纳尔逊模型；
如图6-8所示，在每个流速下，吸附剂在最初的几个小时内达到了超过99％的磷酸盐去除效率。比较三种不同的吸收剂，CeCO3OH-HPBC是一种更为优秀的吸收剂。这是因为CeCO3OH-HPBC具有更优越的除磷性能，Ce-Fe-HPBC略低于CeCO3OH-HPBC。结果表明，最终的CeCO3OH-HPBC吸收剂具有优秀的动态吸附能力。
5、pH：
吸附过程是：用1M HCl或NaOH调节溶液的初始pH值，磷酸盐浓度为100mg/L，pH为2.0～11.0。在25℃条件下向125mL溶液中加入0.05-0.0505g Ce-Fe-HPBC；
图9为实施例1中初始pH值对磷酸盐吸附的影响图，■代表磷酸盐吸收量，▲代表最终pH值；如图9所示，Ce-Fe-HPBC在较宽的pH范围(3～6)内仍能保持较高的吸磷能力，此后磷素吸收明显下降。因此，当pH从3增加到5时，两种
和
共存，Ce-Fe-HPBC表面带正电荷，有利于
和
之间的静电吸引和配体交换作用，从而增强了对磷酸盐的吸附能力。磷酸盐吸收后溶液pH值的明显增加，证实了磷酸盐吸附过程中存在较强的配体交换。当pH值为7～8时，Ce-Fe-HPBC的吸附容量明显下降，这与离子比例
的增加和Ce-Fe-HPBC表面电荷量的减少有关。当溶液pH大于8时，Ce-Fe-HPBC表面负电荷与
离子之间的静电斥力会阻碍磷酸盐的吸附，导致磷酸盐的吸收持续减少。
6、循环再生实验：
实验条件：将0.4-0.4005g Ce-Fe-BC放入1L含20mg/L磷酸盐的溶液中，在25℃下摇匀24h。脱附实验采用500mL 1mol/L的NaOH溶液，在25℃条件下摇匀12h，吸附-脱附实验连续5个循环，评价Ce-Fe-HPBC的重复使用性。
图10为实施例1中随着循环次数的增加，磷酸盐的吸附和解析性能的变化曲线，柱状图代表磷酸盐吸收量，▼代表解吸效率；如图10所示，Ce-Fe-BC在第一个循环中能够吸附95％以上的磷酸盐，在整个循环中，磷酸盐的消除逐渐减少，这是由于随后的吸收循环后活性位点的永久填充。经5次连续吸附-解吸循环后，可保持67％以上的磷酸盐吸附率和89％以上的解吸效率，从经济性角度考虑，Ce-Fe-BC可作为磷酸盐污染水的可靠吸附剂。
Claims (10)
1.铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：
步骤一、制备多孔生物炭：
将玉米秸秆粉和碳酸氢钾混合均匀后，在800～805℃的氮气气氛流动下热解2～2.05h，热解结束后除去灰、洗涤和干燥，得到多孔生物炭，所述的玉米秸秆粉与碳酸氢钾的质量比为(1～1.05)：(1～1.05)；
步骤二、制备亲水性多孔生物炭：
将步骤一中得到的多孔生物炭加入到过硫酸铵溶液中，在60～65℃的温度条件下反应24～24.5h，再对反应产物进行洗涤和干燥，得到亲水性多孔生物炭；
步骤三、制备CeCO3OH改性磁性亲水性生物炭：
在超声作用下将CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O加入到乙二醇溶液中，混合均匀后加入步骤二中得到的亲水性多孔生物炭、乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌反应30～60min后，将反应产物加入到水热反应器中，并置于马弗炉内，然后在200～205℃的温度条件下保温12～12.5h，保温结束后冷却、冲洗，得到铈-铁共改性亲水多孔生物炭；所述的CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O的总质量与亲水性多孔生物炭的质量比为(9.6～9.605)：(0.5～0.505)，所述的CeCl3·7H2O与FeCl3·6H2O的摩尔比为(2～2.83)：(1～1.005)，所述的亲水性多孔生物炭、乙酸钠与柠檬酸钠的质量比为(0.5～0.505)：(3.6～3.605)：(6～6.005)。
2.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤一中以10℃/min的升温速率升温至800～805℃。
3.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤一中热解结束后先使用0.1～0.105mol/L的盐酸溶液除去灰，然后使用去离子水洗涤，再在80℃下过夜干燥，得到多孔生物炭。
4.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤二中过硫酸铵溶液按照以下步骤制备：将22.82～22.823g过硫酸铵溶于100mL硫酸溶液中，混合均匀后，得到浓度为0.1mol/L的过硫酸铵溶液。
5.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤二中多孔生物炭的质量与过硫酸铵溶液的体积的比为(0.5～0.505)g：30mL。
6.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤二中使用恒温磁力混合器和冷凝回流装置在60～65℃的温度条件下反应24～24.5h。
7.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤二中先使用蒸馏水洗涤反应产物，再在80～85℃下过夜干燥，得到亲水性多孔生物炭。
8.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤三中保温结束后冷却，再使用无水乙醇和蒸馏水反复冲洗3～5次，得到铈-铁共改性亲水多孔生物炭。
9.根据权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤三中CeCl3·7H2O和FeCl3·6H2O的总质量与乙二醇溶液的体积的比为(9.6～9.605)g：60mL。
10.如权利要求1所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭的应用，其特征在于所述的铈-铁共改性亲水多孔生物炭用于去除磷酸盐。
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