[发明专利]一种改性生物炭吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性生物炭吸附材料及其制备方法和应用，鸡蛋壳生物炭与Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液混合均匀后，经振荡、烘干、水洗、干燥制得鸡蛋壳生物炭吸附材料。本发明制备的吸附剂成本低廉，原材料易得到，吸附剂与废水分离简单快捷，吸附效果好，不会二次污染环境，在低浓度含磷废水及生活污水除磷中有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种利用农林废弃物热解制备鸡蛋壳生物炭吸附材料去除水中磷的方法，属于环保领域中的水污染处理技术。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，水环境污染和水体富营养化日益严峻，相应的对城镇污水处理的环保标准也逐渐提升，很多地区要求满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准(TP≤0.5mg/L)，还有一些地区需达到类似《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中IV类水体标准(TP≤0.3mg/L)，这相应的对磷的处理效果提出了更高的要求。

磷是地球上所有生物生长必需的营养元素，若能从生活污水中去除和回收磷，既可以减轻水体富营养化，又能实现磷资源的循环利用。

目前污水处理厂处理生活污水以生物法为主，单靠生物法将污水厂出水总磷降到0.3mg/L是不够的，还需采用物理化学等其它方法进行辅助，吸附法就是其中之一，其可处理低浓度含磷废水或生活污水并为磷资源回收利用提供可能。

生物炭是生物有机质材料在缺氧条件下，通过高温(＜700℃)热解生成的固态富炭产物，具有发达的孔隙结构、丰富的表面官能团和大量表面电荷等理化性质。以农林废弃物鸡蛋壳为原材料制备吸附剂对含磷废水进行处理，既回收了资源，又不污染环境，集无害化处理与资源化利用为一体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性生物炭吸附材料及其制备方法和应用，成本低廉、工艺简单，可以去除废水中的磷。

为实现上述目的，本发明所采用技术方案如下：一种改性生物炭吸附材料的制备方法，取鸡蛋壳缺氧条件下制备得到的生物炭放入Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液中，充分搅拌混匀，接着振荡反应充分，取出烘干，洗涤，去除生物炭表面的部分杂质，然后再烘干，得到改性鸡蛋壳生物炭吸附材料。

缺氧反应温度为400～500℃。

Fe(NO₃)₃·9H₂O浓度为0.05～0.5mol/L

生物炭和硝酸铁溶液的质量比1：5～15。

所述的方法得到的改性生物炭吸附材料在含磷废水处理中的应用。

有益效果：

①本发明吸附剂制备所需要的原材料价格低廉，来源广泛。

②改性生物炭吸附材料对含磷废水的去除率较高。

③本吸附剂吸附周期短，易与水分离，适用于低浓度含磷废水及生活污水的除磷处理，有广泛的应用前景。

④初始浓度总磷为25mg/L时，随着投加量的增加，改性生物炭吸附材料对磷的去除效果越来越好。

附图说明

图1为生物炭(BC)对水中总磷的吸附去除效率。

图2为生物炭(BC)和两种改性生物炭(FN-BC和FS-BC)对水中总磷的吸附去除率。

图3为共存离子对改性生物炭(FN-BC)吸附磷的性能影响。

图4为初始pH值对改性生物炭(FN-BC)吸附磷的性能影响。