[发明专利]一种去除溶液中氨氮的吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除溶液中氨氮的吸附材料及其制备方法，属于水污染治理技术领 域。

背景技术

随着地球水资源日趋紧缺，人们越来越重视水环境的保护和污(雨)水资源的再生回 用。一方面，目前国内很多天然水体污染严重，富营养化导致水体退化为VI类或劣VI类， 水体修复是目前急需解决的一个问题；另一方面，城市的污水处理厂处理工艺多为二级处 理，其出水一般可达到《污水综合排放标准》I级B标，随着国家对环保保护力度的加大， 污水厂出水水质要求提高到I级A标，因此在污水厂内需要增加污水的深度处理工艺。再 次，雨水作为一种淡水资源，雨水的回收利用也是一种节约淡水资源最快最高效的方法， 雨水的处理需要简便、高效、节能的处理方法。吸附法作为一种水处理的深度处理工艺， 已经普遍得到应用。影响吸附法处理效果的一个重要因素就是使用的吸附材料。离子交换 吸附法主要处理低浓度无机氨氮废水，常用的吸附剂有：沸石、活性炭、煤渣、氧化铝、 硅胶、硅藻土、高岭土、麦饭石和离子交换树脂。而现有的吸附材料中沸石对氨氮的吸附 效果最好，但由于很多污水中含有共存阳离子如Ca²⁺，会使沸石的交换能力呈不可逆性降 低。活性炭和活性炭纤维主要吸附水中氨分子形式的氮，无选择性，吸附容量有限，所以 脱氮效率很低。煤质吸附剂吸附效果好，但价格昂贵，再生困难。吸附材料的吸附容量、 吸附速度等决定了吸附法的效果。但这些材料要么价格高昂，要么吸附效率不高，因此亟 待开发针对性、适用强的吸附剂，以满足社会及市场需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种去除溶液中氨氮的吸附材料 及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种去除溶液中氨氮的吸附材料，其特征在于：原料为棉花杆，所述棉花杆在290℃ -350℃(优选300℃)下缺氧烧制1-3(优选2)小时，得去除溶液中氨氮的吸附材料。

棉花杆原材料在缺氧或少氧的条件下高温处理，会发生裂解，生物质中的油、气烧掉 后余下的高度芳香难溶性固体物质，是一种含碳量极高的木炭。在微观上，具有类似于石 墨的正六边形排列的结构；在宏观上没有晶体结构，但其具有巨大的比表面积而且有很多 孔隙结构。表面生成大量羟基、烯键和芳香族结构物质，从而形成了孔隙发达的多孔结构 生物炭吸附剂。

在上述方案中优选的是，所述棉花杆的经1.0mol/L的碱溶液改性。

在上述任一方案中优选的是，所述碱为NaOH或KOH。

棉花杆经过1.0mol/LNaOH或1.0mol/LKOH改性后，在一定程度上提高了生物炭的比 表面积和总孔体积，表面的羟基和烯键也有所增加。

在上述任一方案中优选的是，所述棉花杆与碱溶液按照固液比1g:2.0mL-1g:3.0ml(优 选1g:2.5mL)加入所述碱溶液中，浸泡1-3(优选2)小时后，置于100℃-110℃(优选105℃) 烘干。

在上述任一方案中优选的是，缺氧烧制后的产物经研磨后过16～20目筛取截留物， 然后用水冲至pH值恒定，于100℃-110℃(优选105℃)烘干备用。

本发明还提供所述去除溶液中氨氮的吸附材料的制备方法，将所述棉花杆在290℃ -350℃(优选300℃)下缺氧烧制1-3(优选2)小时，得去除溶液中氨氮的吸附材料。

在上述任一方案中优选的是，所述制备方法还包括原料的改性。

在上述任一方案中优选的是，所述改性方法为：所述棉花杆与碱溶液按照固液比 1g:2.0mL-1g:3.0ml(优选1g:2.5mL)加入所述碱溶液中，浸泡1-3(优选2)小时后，置于 100℃-110℃(优选105℃)烘干。

在上述任一方案中优选的是，所述碱溶液为1.0mol/L的NaOH或KOH溶液。

在上述任一方案中优选的是，缺氧烧制后的产物经研磨后过16～20目筛取截留物， 然后用水冲至pH值恒定，于100℃-110℃(优选105℃)烘干备用。

本发明的吸附材料和改性后的吸附材料，这两种吸附剂制造过程中的产率为39.95％ 左右，吸附剂比表面积及孔径见下表：

表1：吸附剂比表面积及孔径