[发明专利]一种用于含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于低浓度含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂及其制备方法与应用。该吸附剂采用铁负载改性的芦苇生物炭，所述铁的负载量为46.30 mg·g^‑1～115.80 mg·g^‑1。本发明吸附剂制备过程采用负载与热解同时进行，简化了生产步骤，操作简单，无二次污染，且增加了铁的负载量，提高了吸附性能。

技术领域

本发明涉及一种吸附剂，具体涉及一种用于低浓度含磷废水或富营养化水体除磷的载铁芦苇生物炭吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

我国湿地面积约达到6.8 ×10⁷ hm² ，仅次于加拿大和俄罗斯，居世界第3 位。据统计，我国芦苇秸秆面积约达到130万hm² ，年总产量达到220万吨。芦苇秸秆中含有纤维素，可作造纸、编织席、帘等用；芦苇秸秆根也具有药用价值，有清热生津、抗癌等作用。但是我国芦苇秸秆年产量大，真正被用作造纸、药用等的芦苇秸秆量有限，仍有大部分的芦苇秸秆无法得到合理利用。对湿地植物芦苇秸秆进行资源回收再利用，将过量不能得到充分利用的芦苇秸秆资源变废为宝，已成为亟待解决的热点问题。将芦苇秸秆资源回收利用，制备成生物炭，将废弃物变废为宝，提高资源利用效率，减少污染。

我国水资源人均占有量少，分布不平衡，随着经济发展和社会总体生活水平的提高，水资源的需求量日益增长，而水体污染严重。其中湖泊等地表水的水体污染半数以上是由氮、磷超标引起的水体富营养化。根据利贝格最小值定律：植物的生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最小的那一种。藻类的经验分子式为C₁₀₆H₂₃₆O₁₁₀N₁₆P，可以发现，在藻类分子式中所占重量百分比最少的是氮和磷，尤其是磷。目前国内外采用的废水除磷方法主要包括化学沉淀法、生物法和吸附法。化学沉淀法虽然对磷的去除率高，但运行成本高，残留的金属离子不但使出水色度增加，并产生大量难于处理的污泥且容易造成二次污染，而且还可能会对生物产生慢性毒害作用；生物法除磷受温度、溶解氧、pH值等外界操作条件影响大，除磷工艺运行稳定性差，出水总磷难以达标。相比而言，吸附法从一定程度上弥补了上述两种方法的不足，具有占地面积小、工艺简单、运行费用低、无二次污染、除磷性能稳定、操作方便等特点。在于寻找一种恰当适用的吸附剂，要求吸附剂的吸附容量高、选择性好、可以再生、性能稳定。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种对低浓度磷的吸附率较高的吸附剂。

为了达到上述吸附剂，本发明提供了一种用于低浓度含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂，该吸附剂采用铁改性的芦苇生物炭，其上铁的负载量为46.30 mg·g^-1～115.80 mg·g^-1。

本发明吸附剂中铁的负载量优选为59.2 mg·g^-1～115.80 mg·g^-1，更优86.5mg·g^-1～115.80 mg·g^-1，最佳115.80 mg·g^-1。

本发明还提供了上述吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）取干净的芦苇秸秆放在烘箱中于85～105℃烘干至恒重，取出剪碎成长度约为0.5～1cm的小段；

（2）将第（1）步中破碎成小段的芦苇秸秆10 g填满于坩埚，加入50 mL氯化铁溶液，保持铁芦苇秸秆质量比为0.14～0.56:1，置于马弗炉中进行热解，热解温度为200～500℃，升温速度为15℃·min^-1，保持1～4 h；所述氯化铁溶液的浓度为0.5 mol·L^-1～1.5mol·L^-1；

（3）将第（2）步中热解完成后取出坩埚冷却至室温，即得。