[发明专利]一种镁盐改性生物炭及其应用

说明书

本发明属于生物环保技术领域，具体是涉及一种镁盐改性生物炭及其应用。本发明操作简单，制造成本低廉，能够大规模工业化生产，有助于水环境污染管控和治理。本发明镁盐改性生物炭的制备方法为：1）原材料的预处理，选取农林废弃物，置于氢氧化钠溶液浸泡，进而蒸馏水清洗至中性后80‑105°C烘干，粉碎至粒径小于2 mm；2）镁盐改性生物炭的制备：镁盐改性生物炭的制备：将步骤1）所得的产物和氯化镁溶液以质量体积比为1:15‑1:25 g/ml在氯化镁溶液中浸渍1‑12 h，进而超声0.5‑1 h，并于80‑105°C烘干；3）将步骤2所得的产物在氮气氛围下高温裂解制得镁盐改性生物炭。

一、技术领域：

本发明属于生物环保技术领域，具体是涉及一种镁盐改性生物炭及其应用。

二、背景技术：

当前，水资源日益匮乏，污染水体的综合治理和水环境修复的关注度逐年增加。其中由于农业生产中过度使用氮肥以及日常生活和工业生产中污水的肆意排放，导致地下水和地表水体中硝态氮和铵态氮浓度增加异常迅速，水体富营养化问题日趋严重。水环境中大量增加的氨氮会加剧溶解氧的消耗，危害水生生物的生命活动。而硝酸盐不仅会抑制植物的生长，同时危害人体健康，引发癌症和智力下降等疾病。因此寻找经济有效的去除方法成为当下环境治理中的重点。

近年来的研究表明，吸附法被证明是一种有效的去除水体硝态氮和铵态氮的环保方法，作为水处理的深度处理工艺而得到广泛的应用。其中寻找一种经济有效的吸附剂成为了当前推动技术发展的关键。生物炭作为一种新型的环保修复材料，具有比表面积大，孔隙度高，富含表面官能团和较强的离子交换能力，在去除水中污染物中有较强的应用潜力。然而传统生物炭吸附效率低下，且生物炭由于表面呈电负性，可以吸附水体中带正电荷的铵氮，但对水体中阴离子如硝酸根等的吸附效果并不理想。因此通过对吸附材料的制备技术深入探索，开发可以高效同时吸附水体硝态氮和铵态氮的新型吸附材料具有重要的实际意义。

利用金属氧化物对生物炭进行表面改性，可以提高生物炭的吸附效率。近年来以取得多方面的研究成果。CN 104923153 A公布了利用美人蕉制备的生物炭能同时吸附水体中氨氮和镉的制备方法，但仅限于去除水体氨氮。CN 10564874 A公布氯化镁浸泡玉米芯制备改性生物炭的方法，但仅限于去除水体硝酸盐氮。CN 107213870 A公布了氯化镁浸泡农林废弃物制备生物炭可以提高生物炭对水体中重金属镉和砷的吸附能力，但没有涉及水体中氨氮和硝态氮吸附能力的优化探索。CN 1031303 A公布了利用金属离子溶液如三价铁溶液、二价铁溶液、铜离子溶液和铝离子溶液改性农林废弃物，进而制得生物炭应用于农业面源污染中沟塘水去除氨氮和硝态氮。然而其改性生物炭负载的重金属离子在土壤中具有潜在的重金属环境风险。CN 105854805 A提出利用再力花粉为原材料制备改性生物炭，进而用海藻酸钠作为包埋剂制成生物炭微球，去除水体磷，然而收到原材料产地及花粉产量限制，未能涉及其他农林废弃物。CN 06277166 A公布的制备方法是先炭化得到生物炭，进而与镁盐溶液混合改性，而先浸泡于镁盐溶液后裂解则更能使得金属盐牢固的附着于生物炭表面，提高对阴离子的吸附能力。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种镁盐改性生物炭及其应用，本发明操作简单，制造成本低廉，能够大规模工业化生产，有助于水环境污染管控和治理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种镁盐改性生物炭，其特征在于：所述的镁盐改性生物炭的制备方法为：

1）原材料的预处理，选取农林废弃物，置于氢氧化钠溶液浸泡，进而蒸馏水清洗至中性后80-105°C烘干，粉碎至粒径小于2 mm；

2）镁盐改性生物炭的制备：镁盐改性生物炭的制备：将步骤1）所得的产物和氯化镁溶液以质量体积比为1:15-1:25 g/ml在氯化镁溶液中浸渍1-12 h，进而超声0.5-1 h，并于80-105°C烘干；

3）将步骤2所得的产物在氮气氛围下高温裂解制得镁盐改性生物炭。