一种由海带为主料制备的吸附剂制造技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，具体公开了一种由海带为主料制备的吸附剂，由以海带为主料煅烧制成生物炭，然后负载磷钨酸的可溶性金属盐而成。煅烧过程包括两个阶段：将海带粉末置于马弗炉中并持续通入CO2隔绝空气，加热马弗炉至200～480℃，保持3～6h；增大CO2流量升温至500～700℃，磷钨酸的可溶性金属盐为磷钨酸锂、磷钨酸钠、磷钨酸钾、磷钨酸铯中的一种。本发明专利技术的吸附剂的成本低，材料来源广，制成的生物炭的孔结构丰富、孔隙率高；对石油烃类的吸附能力强，吸附容量大，不易解吸。吸附后的石油烃类的部分被光催化分解使吸附剂具有持续的吸附能力，对石油污染物的处理效率高。

An adsorbent made from kelp as main material

The invention belongs to the technical field of sewage treatment, and specifically discloses an adsorbent prepared from kelp as the main material, which is calcined into biochar and then loaded with soluble metal salt of phosphotungstic acid. The calcination process consists of two stages: placing kelp powder in a muffle furnace and continuously feeding CO2 to insulate the air, heating the muffle furnace to 200-480 C for 3-6 hours, increasing the flow rate of CO2 to 500-700 C, and increasing the soluble metal salt of phosphotungstic acid to be one of lithium phosphotungstate, sodium phosphotungstate, potassium phosphotungstate and cesium phosphotungstate. The adsorbent has the advantages of low cost, wide material sources, rich pore structure, high porosity, strong adsorption capacity for petroleum hydrocarbons, and difficult desorption. The adsorbed petroleum hydrocarbons are partially decomposed by photocatalysis, which makes the adsorbent have a sustained adsorption capacity and high treatment efficiency for petroleum pollutants.

【技术实现步骤摘要】
一种由海带为主料制备的吸附剂
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种由海带为主料制备的吸附剂。
技术介绍
随工业化进程的发展，石油的需求量也逐年增加，但在石油的勘探、开采、运输、炼制、使用过程中不可避免地对空气、周围土壤、水源等造成污染，海洋石油开采、运油船漏油、油船失事所导致的石油泄漏和未经处理的含油工业废水随意排放等都能造成海上溢油，带来严重的海洋石油污染。石油中的对二甲苯、稠环芳烃等物质具有毒性和致癌能力，给人以及动物、周围环境带来巨大的危害。现有的处理石油污染的方法主要有：化学法、生物法、物理法。化学法包括添加分散剂、凝油剂、燃烧法等易造成二次污染；生物法主要是微生物分解，但处理能力有限且处理周期长，微生物的生长也易受外界影响；因此现在主要是物理法，包括围栏法、撇油器、吸油材料，其中围栏法仅暂时避免石油扩散，撇油器能耗大且仅适用于石油污染物浓度高的区域，通过吸油材料处理溢油具有较广的适用性和较高的收益，但是现有的吸油材料主要由硅藻土、珍珠岩等无机吸附剂，以及稻草、木屑、芦苇等植物吸附材料，对石油污染物的处理效率低，例如无机吸附剂易在水中形成悬浆液且易下沉，回收难，而植物吸附材料的吸附量小且植物被水中微生物分解后容易造成局部营养集中。中国专利2013800542969，专利名称有助于吸附石油产品的、脂质涂覆的植物基材料，制备其的工艺及其用途，申请日期2013年5月14日，公开了一种将直径约1mm至约5mm的植物基颗粒与灰分混合并经动物脂肪涂覆形成的吸附石油产品的植物基材料，通过动物脂肪强化植物基的吸附石油能力，并且增加植物基的浮力避免下沉，以解决石油溢油对环境造成损害的问题。但是植物基材料采用的植物基与动物脂肪的来源有限，成本高。
技术实现思路
针对现有吸油材料的，本专利技术的目的在于提供一种由海带为主料制备的吸附剂，对石油污染物的处理效率高、吸附量大、容易回收，采用海带为主料的制备原料来源广，成本低。本专利技术提供如下的技术方案：一种由海带为主料制备的吸附剂，所述吸附剂经以海带为主料煅烧制成生物炭，然后负载磷钨酸的可溶性金属盐而成。本专利技术的吸附剂将海带为主料经高温煅烧制成生物炭，然后负载磷钨酸的可溶性金属盐制成。首先，选用海带为主料降低了吸附剂的制备成本。海带量大、获取方便、成本低廉，是我国最重要、产量最高的栽培类藻类，但现阶段海带产业资源利用率低、经济效益差等问题，由海带为主料制成吸附剂无疑提升了海带利用率，降低了成本。海带内含有丰富的海藻酸钠，具有良好的稳定性和保形性，可以提升生物炭煅烧过程中的结构稳定，防止生物炭的孔结构塌陷。同时海带内含有丰富的介孔结构，使油海带煅烧制成的生物炭的孔隙率大、比表面积大，吸附能力强。其次，生物炭是“硬炭”结构，对石油污染物的吸收属于非线性吸收，具有强大的不可逆性，避免了石油烃类吸附后的动态解吸。同时生物炭的多孔结构和大比表面积对石油烃类的吸附量大，处理效率高。生物炭的多孔结构还为微生物提供生长和繁殖的场所，促进石油烃类的微生物分解。再次，磷钨酸的可溶性金属盐对烃类化合物具有光催化分解作用，通过在生物炭上负载磷钨酸的可溶性金属盐使吸附剂能够光分解吸附的石油烃类，使生物炭具有持续吸附石油烃类的能力。这样通过物理法与化学法相结合使由海带为主料制备的吸附剂具有吸附石油烃类、分解石油烃类的能力，处理量大，处理效率高，而且制成材料来源广，容易回收。作为本专利技术的一种改进，所述生物炭通过以下过程制备而成：(1)将海带表面洗净后在40～50℃的水中浸泡1～3天，然后-10～-5℃下通风冷冻干燥至含水率为28％～36％，然后粉碎，并经60～160目过筛得海带粉末；(2)将海带粉末经隔氧煅烧炭化，然后自然冷却得到粗生物炭；(3)将粗生物炭置于盐酸溶液中浸泡，然后依次通过乙醇、去离子水冲洗并通风干燥得到生物炭。海带煅烧前进行清洗以去除海带表面的杂质和水溶性成分，含水率为28％～36％保证海带内部既具有较低的水含量，同时孔结构保持饱满。海带粉末经隔氧煅烧后得到粗生物炭，其中含有较多的钠、钾等金属的氧化物，灰分高，而且导致水体的pH值升高，通过盐酸浸洗以降低灰分含量，减少粗生物炭对水体pH值的影响。作为本专利技术的一种改进，步骤(2)中的隔氧煅烧炭化包括以下步骤：a.将海带粉末置于马弗炉中并持续通入CO2隔绝空气；b.调节CO2流量为60～160mL/min，加热马弗炉至200～480℃，升温速率5～8℃/min，保持3～6h，然后调节CO2流量为200～300mL/min，升温至500～700℃，升温速率为1～3℃/min，保持2～3h。首先低温煅烧阶段的升温速率快，且持续通入CO2以促进海带制成的生物炭的孔结构的形成并提高比表面积，同时促进蛋白质、游离氨基酸、胺、生物碱、无机盐向生物炭中氨基化合物、酰胺、腈、吡络的迁移转化，CO2溶于炭化中释放的水分形成的酸性气氛可以强化生物炭的C-O骨架的稳定性。经过缓慢升温至较高的煅烧温度以强化生物炭骨架的稳定性，促进生物炭中的氨基化合物、酰胺、腈、吡络向芳构化的转变，经进一步煅烧后的生物炭高度炭化，芳香环、烷基结构的紧密堆积，小的芳香单元结合形成较大的结构层，强化生物炭对石油烃类的吸附固定。生物炭芳构化程度的加深促进生物炭的疏水性能降低，利于生物炭在水体中的结团、以及轻质生物炭在水体上部的聚集以接触更多的阳光，促进磷硅酸的可溶性金属盐的光催化效果，并且提升了磷钨酸的可溶性金属盐在水体中的稳定性。此时加大CO2流量一方面温度生物炭的结构，另一方面将高温炭化中生成的焦油气及其他副产品带出，避免碳化降低生物炭的品质。作为本专利技术的一种改进，步骤(3)中盐酸溶液的浓度为0.3～1.2mol/L，浸泡温度为25～32℃，浸泡时间60～90min。过高的盐酸浓度容易对生物炭的结构造成侵蚀。作为本专利技术的一种改进，所述吸附剂经以下过程制备而成：(1)向水中加入磷钨酸的可溶性金属盐、水玻璃，然后调节pH值至2～4，得到浓度为1～7g/L的磷钨酸的可溶性金属盐的水溶液，水玻璃的浓度为0.02～0.08g/L；(2)向磷钨酸的可溶性金属盐的水溶液中加入由海带隔氧煅烧制备的生物炭0.2～0.9g/L，浸泡温度为25～32℃，浸泡时间2～5h，搅拌速度60～100r/min；(3)通风干燥浸泡后的生物炭，然后置于隔氧的马弗炉中烧结2～5次，烧结温度220～300℃，烧结时间2～3h。磷钨酸的可溶性金属盐经水玻璃以及烧结后牢固的附着于生物炭的吸附位点，而且经多次烧结后的磷钨酸的可溶性金属盐的晶相结构得到改善，光催化性能提高。作为本专利技术的一种改进，所述磷钨酸的可溶性金属盐为磷钨酸锂、磷钨酸钠、磷钨酸钾或磷钨酸铯中的一种。选用磷钨酸锂、磷钨酸钾、磷钨酸钠及磷钨酸铯的稳定性好，在水中的溶解度高。上述由海带为主料制备的吸附剂在处理石油污染物方面的应用。作为上述由海带为主料制备的吸附剂在处理石油污染物方面的应用的一种改进，所述石油污染物包括对二甲苯、稠环芳烃。将上述吸附剂应用于水体中石油污染物的处理，尤其是对二甲苯、稠环芳烃的处理，既具有较高附能力，而且可以催化分解吸附的对二甲苯、稠环芳烃等物质，处理效率高，成本低，方便回收。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的吸附剂采用海带作为主料煅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由海带为主料制备的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂经以海带为主料煅烧制成生物炭，然后负载磷钨酸的可溶性金属盐而成。

【技术特征摘要】
1.一种由海带为主料制备的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂经以海带为主料煅烧制成生物炭，然后负载磷钨酸的可溶性金属盐而成。2.根据权利要求1所述的由海带为主料制备的吸附剂，其特征在于，所述生物炭通过以下过程制备而成：（1）将海带表面洗净后在40～50℃的水中浸泡1～3天，然后-10～-5℃下通风冷冻干燥至含水率为28%～36%，然后粉碎，并经60～160目过筛得海带粉末；（2）将海带粉末经隔氧煅烧炭化，然后自然冷却得到粗生物炭；（3）将粗生物炭置于盐酸溶液中浸泡，然后依次通过乙醇、去离子水冲洗并通风干燥得到生物炭。3.根据权利要求2所述的由海带为主料制备的吸附剂，其特征在于，步骤（2）中隔氧煅烧炭化包括以下步骤：a.将海带粉末置于马弗炉中并持续通入CO2隔绝空气；b.调节CO2流量为60～160mL/min，加热马弗炉至200～480℃，升温速率5～8℃/min，保持3～6h，然后调节CO2流量为200～300mL/min，升温至500～700℃，升温速率为1～3℃/min，保持2～3h。4.根据权利要求2所述的由海带为主料制备的吸附剂，其特征在于，步骤（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡璐，周亚蕊，宋文东，应知伟，王亚宁，纪丽丽，郭健，
申请(专利权)人：舟山赛莱特海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33