[发明专利]一种用于去除水中氮磷的改性生物炭的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于去除水中氮磷的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：1)生物炭的制备：以菖蒲为原料热解过筛得到生物炭；2)生物炭一次改性：将生物炭与酸溶液混合，恒温振荡12h进行改性得到酸改性生物炭；3)生物炭二次改性：称取酸改性生物炭10.0g放入烧杯中，加入适量的氯化镧溶液搅拌均匀后恒温震荡1h，其中生物炭与氯化镧的重量比为1∶11‑1∶40，将恒温震荡后的溶液抽滤、浸渍三次后用NaOH溶液调节pH至10，随后105℃温度下烘干至恒重得到复合改性生物炭；本发明先通过酸浸渍法对生物炭进行改性，再用溶液浸泡负载镧对其进行改性，将传统的浸渍法运用于生物炭吸附技术脱氮除磷上面、过程简单、设备要求低、成本低。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种用于去除水中氮磷的改性生物炭的制备方法。

背景技术

氨氮和磷酸盐是导致水体富营养化的两种主要物质，研发高效同时去除水体氮、磷技术受到越来越多研究者的关注，成为了现代废水脱氮除磷技术研究的新趋势。吸附法由于工艺简单、操作方便，越来越受到研究者的关注和青睐，但常常面临着吸附剂成本昂贵、再生困难等问题。生物炭作为氨氮及磷酸盐吸附剂为解决这些矛盾提供了可能。生物炭原材料多为廉价易得的农林废弃物，且吸附过后负载氮、磷元素的生物炭可以考虑作为炭基营养盐复合肥被资源化利用，无需进行复杂的吸附剂再生操作。但研究发现原始生物炭(未改性的生物炭)对废水中氮、磷的吸附能力普遍不高，不能实现工业化推广应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种用于去除水中氮磷的改性生物炭的制备方法，其以湿地植物为原材料制备的生物炭基础上，先经过酸改性，再负载镧盐制成的改性生物炭可用于污水中氮磷的同时去除，也可作为人工湿地基质材料，用于强化人工湿地氮磷的去除。

本发明的技术方案如下：

一种用于去除水中氮磷的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

1)生物炭的制备：将菖蒲洗净风干、粉粹过100目筛并80℃烘干至恒重得到植物干体，转移植物干体至马弗炉中热解2h，热解完成后，待热解体系自然冷却至室温后用去离子水洗至中性、烘干、并过100目筛得到生物炭，将生物炭保存于干燥器中备用；

2)生物炭一次改性：将步骤1)得到的生物炭与酸溶液以一定比例混合，恒温振荡12h进行改性得到酸改性生物炭，随后弃去酸溶液，用蒸馏水反复冲洗酸改性生物炭至滤液pH为稳定，因酸改性生物炭中酸性基团的存在，滤液pH无法至中性，则冲洗至滤液pH稳定即可，将冲洗后的酸改性生物炭60℃下干燥24h后保存于干燥器备用；

3)生物炭二次改性：称取步骤2)制备的酸改性生物炭10.0g放入烧杯中，加入适量的氯化镧溶液搅拌均匀后恒温震荡1h，其中生物炭与氯化镧的重量比为1∶11-1∶40，将恒温震荡后的溶液抽滤、浸渍三次后用NaOH溶液调节pH至10，随后105℃温度下烘干至恒重得到复合改性生物炭，复合改性生物炭保存于干燥器中备用。

进一步的，植物干体热解时以10℃/min速率升温加热，达到400-600℃温度后保持恒温。

进一步的，所述的酸溶液为6-12mol/L的硫酸溶液。

进一步的，生物炭与酸溶液的比例范围为1∶5-1∶10g/mL。

进一步的，所述的氯化镧溶液浓度为0.5-1.5mol/L，所述氯化镧溶液的加入量为500mL。

进一步的，使用恒温振荡器进行恒温振荡，所述的恒温振荡器温度为25℃，转速为130r/min。

进一步的，抽滤时使用0.45μm的微孔滤膜。

进一步的，所述的NaOH溶液浓度为1mol/L，pH为10。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：