[发明专利]一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法

说明书

本发明属于水污染控制材料技术领域，公开了一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法，所述生物质炭氨氮处理材料由生物质炭、分级结构Al₂O₃纳米片和CuO纳米颗粒组成；所述生物质炭、分级结构Al₂O₃纳米片和CuO纳米颗粒的质量比为50：2～5：1～5。本发明的原材料易获取且表面生长组分和结构可控，通过增加比表面积来提高吸附性能，通过铜铝协同作用降解氨氮。生物质炭以蓝藻、绿藻、硅藻为前驱体，达到以废治废、可持续发展的目的，且具有制备成本低廉、稳定、无二次污染等特点。

技术领域

本发明属于水污染控制材料技术领域，尤其涉及一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法。

背景技术

随着工业化的发展，水污染状况越来越严重，特别是水中氨氮含量逐年增高，导致水体富营养化，海洋发生赤潮，湖泊、河流等藻类大量生长，使水体中的溶解氧急剧下降，水中生物大量死亡，水体生态平衡被严重破坏，因此迫切需要寻找高效、快速去除氨氮的材料与制备方法。传统去除氨氮的方法有空气吹托法，生物处理工艺，电化学氧化，折点加氯法和离子交换法，但这些方法始终存在一些缺陷，比如空气吹脱法是使氨氮以氨气的形式从水体溢出到大气当中，会污染空气；生物处理工艺由于周期长，处理流程复杂产生大量污泥导致二次污染；电化学氧化在去除氨氮的过程中始终保持电极的通电状态，并且经常更换电极，引起操作复杂且浪费大量的能量；离子交换法成本由于太高而不能大规模生产以及折点加氯法在水体中会产生三氯甲烷等致癌物质，危害人体健康。为了克服这些缺点，具有高效、稳定、价格低廉、可重复利用及无二次污染的生物质炭引起广泛的关注。生物质炭材料由于其比表面积高，吸附性能好而被广泛应用于水处理领域，采用富营养化引起的藻类作为生物质炭前驱体，经过炭化、原位生长氧化铝和氧化铜得到具有吸附、催化性能于一体的生物质炭氨氮处理材料，不仅能够利用富营养化所带来的恶性产物，变废为宝，而且经过简单处理能够去除水中氨氮，达到以废治废的目的，比如绿藻中的浒苔是常见的富营养化产物之一，充分利用浒苔的生物价值，将其转化为生物质炭材料运用于水处理领域，符合可持续发展的要求。单纯的生物质炭材料表现出一定的吸附能力，但是由于生物质炭材料仅仅通过孔道进行吸附，导致其吸附量不大，去除效果不明显，因此更加不能够满足日益增长的氨氮浓度，所以需要通过制备吸附-催化双功能材料来解决目前所面临的污染程度，这样通过降低水体中氨氮浓度来减少富营养化湖泊、河流、水库的数量，从而达到保护饮用水源的目的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种生物质炭氨氮处理材料及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种生物质炭氨氮处理材料，所述生物质炭氨氮处理材料由生物质炭、分级结构Al₂O₃纳米片和CuO纳米颗粒组成；

所述生物质炭、分级结构Al₂O₃纳米片和CuO纳米颗粒的质量比为50：2～5：1～5。

进一步，所述生物质炭材料前驱体为蓝藻、绿藻、硅藻的一种或多种的组合；

所述生物质炭材料为片状结构，厚度为500nm～5μm。

进一步，所述分级结构Al₂O₃纳米片由生物质炭表面涂覆铝溶胶，再通过晶体原位生长和高温煅烧而成，尺寸为100nm～1μm；

CuO纳米颗粒由生物质炭和分级结构Al₂O₃纳米片吸附后的铜离子，经高温煅烧而成，尺寸为50nm～500nm。

本发明的另一目的在于提供一种所述生物质炭氨氮处理材料的制备方法，所述生物质炭氨氮处理材料的制备方法包括：