[发明专利]一种低C/N污水脱磷除氮材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种低C/N污水脱磷除氮材料的制备方法，包括如下步骤：(1)生物炭的制备：选取生物质原料，置于马弗炉中炭化后，即得生物炭；(2)水钠锰矿改性生物炭的制备：将生物炭与MnCl₂溶液和NaOH溶液混合，反应结束后滴加KMnO₄溶液，继续反应，所得产物即为低C/N污水脱磷除氮材料水钠锰矿改性生物炭。本发明以水钠锰矿改性生物炭为低C/N污水脱磷除氮材料，本材料充分结合利用了水钠锰矿和生物炭的高吸附性，吸附去除吸附低C/N污水中的氮、磷元素，使得处理后的污水氮磷含量达到排放标准。

技术领域

本发明涉及低C/N污水脱磷除氮处理领域，具体为一种低C/N污水脱磷除氮材料的制备方法。

背景技术

经济的发展不可避免的向环境中输出大量污废水，污废水中所含氮磷元素为河流、湖泊的富营养化提供条件，国内城镇污水C/N多在3.8～8.5范围内，当C/N比小于7.1时属于低C/N比污水，低C/N污水脱磷除氮问题的整顿日趋紧要。现阶段应用的较多的处理方法主要包括外施加碳源和多重工艺结合，其中外施加碳源对于用量的把控要求严格，否则极易造成再次污染；而多重工艺结合的方法，所涉及的处理系统较为繁杂；应用较为广泛的A²/O生物法脱氮除磷工艺在处理低C/N比污水时，就存在反硝化碳源需求量大，处理系统复杂的问题。

因此针对以上常见问题，旨在制备一种吸附性良好的材料，通过吸附已达到去除污水中氮磷元素，且此材料制备完成投入使用后，不需要额外施加碳源，操作简单，且可减少对环境的二次伤害，兼顾实用与高效并行的目的。

发明内容

本发明旨在提供一种低C/N污水脱磷除氮材料的制备方法，此方法原材料易于获得，制备方法简单易行，有效去除低C/N污水中的氮磷元素，且不会对环境产生二次污染。水钠锰矿是土壤中分布广泛的层状锰矿物，其表面疏松多孔，吸附性能良好；生物炭常作为土壤改良剂出现在人们视野中，主要应用于碳的转化和储存，净化水质；本发明将二者应用于污水氮磷的吸附，制备一种易于获得且对环境无二次污染的低C/N污水脱磷除氮材料水钠锰矿改性生物炭。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低C/N污水脱磷除氮材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)生物炭的制备：选取生物质原料，置于马弗炉中炭化后，即得生物炭；

(2)水钠锰矿改性生物炭的制备：将生物炭与MnCl₂溶液和NaOH溶液混合，反应结束后滴加KMnO₄溶液，继续反应，所得产物即为低C/N污水脱磷除氮材料水钠锰矿改性生物炭。

进一步地，所述生物质原料为农作物秸秆，具体为玉米、小麦、水稻中一种，洗净烘干粉碎后再进行炭化。

进一步地，所述步骤(1)还包括将炭化产物置于0.75～1mol/L的盐酸中，处理10～12h，去除产物灰分；然后洗涤干燥研磨后得到生物炭。

进一步地，所述步骤(1)炭化过程采用惰性气氛保护，炭化温度为300～600℃，炭化时间为6.5～13h。

进一步地，所述步骤(2)中生物炭与MnCl₂溶液中MnCl₂的摩尔比为6:1～12:1、与NaOH溶液中NaOH的摩尔比为1.2:1～1.6:1、与KMnO₄溶液中KMnO₄的摩尔比为11:1～17:1。

进一步地，所述步骤(2)中MnCl₂溶液的浓度为1.5～1.75mol/L，NaOH溶液的浓度为5～5.5mol/L，KMnO₄溶液浓度为0.5～0.75mol/L。

进一步地，所述步骤(2)中生物炭与MnCl₂溶液和NaOH溶液混合后反应时间为2～2.5h，滴加KMnO₄溶液结束后，继续反应0.5～1h。