一种去除溶液中氨氮的吸附材料及其制备方法技术

技术编号:14847031 阅读:164 留言:0更新日期:2017-03-17 13:19
本发明专利技术公开了一种去除溶液中氨氮的吸附材料,原料为棉花杆,所述棉花杆在290℃-350℃下缺氧烧制1-3小时,得去除溶液中氨氮的吸附材料。本发明专利技术还提供了一种高效去除溶液中氨氮的吸附材料的制作方法,使用该方法制作的生物炭吸附剂,可以高效去除溶液中的氨氮,吸附量可达到209.4mg/g左右,经过改性后的吸附剂,氨氮吸附量可以达到518.9mg/g左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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,本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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吸附剂比表面积(m2/g)总孔面积(cm2/g)平均孔孔径(nm)棉花杆生物炭108.590.2709.94改性棉花杆生物炭121.690.2929.60本专利技术的有益效果:本专利技术提供了一种高效去除溶液中氨氮的吸附材料及其制作方法,使用该方法制作的生物炭吸附剂,可以高效去除溶液中的氨氮,吸附量可达到209.4mg/g左右,经过改性后的吸附剂,氨氮吸附量可以达到518.9mg/g左右。生物炭是一种结构相对稳定的固体,且具有丰富的原料资源和较强的吸附性能,从废弃物资源化利用的角度出发,与目前常用的吸附剂相比,本专利技术具有如下显著特点:1、吸附剂原材料来源广,且价格便宜。棉花杆作为一种农业废弃物,在我国广大农村地区具有大量的棉花杆可以利用,且基本不需要钱或只需要很少的价格来购买,实现了资源的再利用,保护了环境,又提高了其经济效应。以废治污,应用前景好;2、吸附剂制造方法简单。吸附剂1只需要在缺氧条件下,将原材料高温烧制即可;吸附剂2也只需要将原材料使用NaOH或KOH溶液浸泡后,再进行缺氧高温烧制即可,原材料简单不需要进行额外的配比,也不需要加入表面活性剂或表面催化剂;3、吸附剂吸附容量高。吸附剂1吸附容量可达209.4mg/g左右,吸附剂2吸附容量达到了518.9mg/g左右;4、吸附速度快。吸附剂可在5小时内将污水中的氨氮吸附去除,去除效率高;5、吸附后的吸附剂可进行再利用。吸附了氨氮后的吸附剂,可当作肥料用于土壤改良,吸附在吸附剂上的氨氮在土壤中可以缓慢释放出来,为农作物生长提供氮肥来源;6、与专利CN201310266746的原料都为生物质废物,但本申请中不需要添加助燃剂和表面活性剂,在吸附剂的制作过程中也不需要和其他材料严格的配比。本申请制作工艺简单,氨氮吸附量是现有吸附材料的几十倍。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。实施例1:一种去除溶液中氨氮的吸附材料:原料为棉花杆,所述棉花杆在300℃下缺氧烧制2小时,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105℃烘干备用,得去除溶液中氨氮的吸附材料。实施例2:一种去除溶液中氨氮的吸附材料:原料为棉花杆,所述棉花杆的经1.0mol/L的NaOH或KOH溶液改性。本文档来自技高网
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【技术保护点】
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℃下缺氧烧制1‑3小时,得去除溶液中氨氮的吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一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℃下缺氧烧制1-3小时,得去除溶液中氨氮的吸附材料。
2.根据权利要求1所述的吸附材料,其特征在于:所述棉花杆的经1.0mol/L的碱溶
液改性。
3.根据权利要求2所述的吸附材料,其特征在于:所述碱为NaOH或KOH。
4.根据权利要求3所述的吸附材料,其特征在于: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加入所述碱溶液中,浸泡1-3小时后,置于100℃
-110℃烘干。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的吸附材料,其特征在于: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℃烘干备用。
6.权利要求1至5中任一项所述去除溶液中氨氮的吸附材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:薛英文高菲邓品亚
申请(专利权)人:武汉沃特工程技术有限公司武汉大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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