本发明专利技术公开了一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂及其制备方法，即使用秸秆作为原材料，使用金属离子在一定条件下浸渍、热解、洗涤，制备了一种金属离子改良生物炭。本发明专利技术通过对含硝酸根废水进行吸附研究，比较改良前后生物炭的吸附效果，发现本发明专利技术制备的改良生物炭对硝氮具有良好的吸附性能。其中Mg2+改性的小麦秸秆炭对硝态氮的吸附效果最佳，在优化的条件下制备的Mg2+改良生物炭对硝氮的吸附性能相对改性之前提高10倍，且较短时间即可达到吸附平衡。改性后的生物炭吸附剂是具有应用潜力的绿色吸附剂，能有效的去除水体中的硝氮，同时达到固碳减排、缓解面源污染的效果。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，即使用秸秆作为原材料，使用金属离子在一定条件下浸渍、热解、洗涤，制备了一种金属离子改良生物炭。本专利技术通过对含硝酸根废水进行吸附研究，比较改良前后生物炭的吸附效果，发现本专利技术制备的改良生物炭对硝氮具有良好的吸附性能。其中Mg2+改性的小麦秸秆炭对硝态氮的吸附效果最佳，在优化的条件下制备的Mg2+改良生物炭对硝氮的吸附性能相对改性之前提高10倍，且较短时间即可达到吸附平衡。改性后的生物炭吸附剂是具有应用潜力的绿色吸附剂，能有效的去除水体中的硝氮，同时达到固碳减排、缓解面源污染的效果。【专利说明】-种金属元轰改良生物炭基硝酸根吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及，属于固废资 源化和面源污染控制领域。
技术介绍
氮磯等营养元素大量进入自然水体，造成了富营养化，对人们的生产生活W及生 态安全造成了严重影响。据统计，我国主要湖泊中，因氮磯污染而导致富营养化的占统计湖 泊的56 %之多。 随着工业点源污染的逐渐控制，农业面源污染已经成为造成我国环境污染尤其是 水环境污染的主要因素。据第一次全国污染源普查资料显示，在我国主要污染物排放量中， 农业生产排放的COD、N、P等主要污染物量，已远超过工业与生活源，成为污染源之首，其中 TN、TP分别占57. 2%和67. 4%。W太湖流域为例，环太湖地区经济高度发展，农业高度集 约化，加上区域内人口密度大、城镇化速度快等因素，由生产和生活带来的面源污染是导致 区域水环境质量差的重要原因。目前太湖水体总氮平均在2. Img/L左右，低于地表水V类 水标准，属于劣V类。而农业面源污染是导致地表水富营养化的关键因素之一，因此，为了 减少地表水富营养化发生的频次和程度，有必要通过一定的技术措施和管理措施减少农田 径流氮磯的排放。减少农业面源污染的排放是一项系统的工程，而本专利技术期望通过一定的 技术手段（如吸附技术）将田面径流排水中的氮磯进行消减，之后将负载有氮磯等营养盐 的吸附剂材料还田，W实现养分的循环再利用。 生物炭化iochar)是在完全或部分缺氧条件下，W及相对较低的温度（一般低于 TO(TC)下经热解炭化产生的一种含碳量丰富、性质稳定的物质。生物炭表面多孔性特征显 著，具有大量的孔洞，空隙大小不一，该种孔洞结构有利于±壤微生物的生长。生物炭容重 小，吸水、气能力强，且带有大量的表面负电荷W及高电荷密度的特性，能形成电磁场，构成 了生物炭良好的吸附特性，能吸附水、±壤或沉积物中的无机离子及极性或非极性有机化 合物。 对于生物炭吸附氮磯营养元素，特别是对吸附硝酸根等阴离子物质的研究较少。 主要由于生物炭表面往往呈现碱性，对阴离子（如硝酸根）的吸附效果不佳。因此，针对生 物炭在氮磯等营养盐的吸附过程中可能存在的问题，有必要通过一定的技术措施将其进行 改良，提升其对阴离子特别是磯酸根和硝酸根的吸附能力，同时减少有机炭、有机氮释放。 为此，本专利技术使用典型的金属元素（巧镇铅元素）对生物炭进行改良，旨在利用生 物炭多孔结构负载纳米级金属元素化合物颗粒，提高生物炭对氮（特别是硝酸根）的吸附 能力。本专利技术一方面大大提高了生物炭对硝酸根的吸附能力，提供了一种高效的、环境友好 的生物炭吸附剂，利于环境面源污染；另一方面，使用生物炭可W实现固碳减排的目的；同 时，使用的金属元素在±壤中广泛存在，环境副作用小。因此，本专利技术涉及的一种金属元素 改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法具有重要的现实意义和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服原始生物炭对阴离子吸附性能差的不足，提供一种对硝酸 根吸附性强的金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂及其制备方法。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为： 一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，其特征在于包括W下步 骤： 1)准备枯杆材料： 将枯杆粉碎后过筛，用去离子水浸泡并清洗，得到洗净的枯杆粉末，烘干； 2)制备枯杆材料与金属盐溶液的混合物Al : 配置摩尔浓度为0. 5-2. Omol/L的金属盐溶液，金属盐溶液为氯化镇、氯化巧、氯 化铅溶液的一种或几种；将步骤1)制备的枯杆粉末与金属盐溶液W质量体积比1:2-1:10 混合，浸溃不低于比，离也去除上清液，烘干；将此时得到的浸溃后的枯杆材料记为Al ; 3)制备金属元素改良生物炭A2 : 将步骤（2)制备Al材料在400-70(TC条件下灼烧热解W获得炭材料，热解时间为 Ih-化；热解结束后，自然冷却到室温，将制备的炭材料过筛并使用0. Olmol/L稀盐酸溶液 浸泡；然后使用去离子水清洗至抑为5-7,最后将其烘干，装瓶备用；此时获得的炭材料即 为金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂，记为A2。 前述的一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，在步骤1)中，将洗 净的枯杆粉末置于烘箱中，在8(TC -12CTC条件下烘干12-2化；在步骤2)中，烘干具体步骤 为60-8(TC烘干12-2化；在步骤3)中，烘干温度为60-12(TC。 前述的一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，过筛筛孔大小范围 在40-100目；清洗时需将枯杆粉末用去离子水进行洗涂至上清液无色；浸泡时间为2化。 前述的一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，所述作物枯杆为玉 米、小麦、水稻、大豆枯杆、油菜、棉花、花生、芝麻、高梁中的一种或几种。 前述的一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，所述步骤2)具体 是指；使用去离子水配制50-250血摩尔浓度为0. 5-2. Omol/L的金属盐溶液；将制备的枯 杆粉末与金属盐溶液混合，混合比例介于1:2-1:10 (枯杆粉末，g/金属盐溶液，mL);浸溃 时间介于Ih-化之间；浸溃时使用揽拌器在100-2(K)巧m条件下揽拌1-化；然后将浸溃后 的混合物在3000-50(K)巧m条件下离也，并去除上清液；将离也得到的固体置于烘箱中于 60-80°C 烘干 12-2 化。 前述的一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，所述步骤3)具体 是指；将步骤似制备Al材料置于25-lOOmL巧巧中，捣碎并压实，盖上盖子密闭；将装有 Al的巧巧置于马弗炉中，在400-70(TC条件下缺氧灼烧热解，热解时间为Ih-化；热解升温 速率设定为l〇-2(TC /min,马弗炉输出功率百分比为80% ;热解结束后，自然冷却到室温， 将制备的炭材料过60目筛；过筛后的炭材料使用0. Olmol/L稀盐酸溶液浸泡Ih-化，去除 多余的金属离子；然后使用去离子水清洗至pH为5-7,最后将其3000-500化pm离也去除上 清液后，置于烘箱中在60-12(TC条件下烘干，装瓶备用；此时获得的炭材料即为最终获得 的金属元素改良生物炭基吸附剂，记为A2。 一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，其特征在于包括W下步 骤： I)准备枯杆材料：将50-250g枯杆粉碎后，过40-100目筛，用去离子水浸泡2化， 再使用去离子水反复清洗，至上清液无色；将洗净的枯杆粉末置于烘箱中，在8(TC -12CTC 条件下烘干12-2化； 2)制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：准备秸秆材料：将秸秆粉碎后过筛，用去离子水浸泡并清洗，得到洗净的秸秆粉末，烘干；制备秸秆材料与金属盐溶液的混合物A1：配置摩尔浓度为0.5‑2.0 mol/L的金属盐溶液，金属盐溶液为氯化镁、氯化钙、氯化铝溶液的一种或几种；将步骤1）制备的秸秆粉末与金属盐溶液以质量体积比1:2‑1:10混合，浸渍不低于1h，离心去除上清液，烘干；将此时得到的浸渍后的秸秆材料记为A1；制备金属元素改良生物炭A2：将步骤（2）制备A1材料在400‑700℃条件下灼烧热解以获得炭材料，热解时间为1h‑4h；热解结束后，自然冷却到室温，将制备的炭材料过筛并使用0.01 mol/L稀盐酸溶液浸泡；然后使用去离子水清洗至pH为5‑7，最后将其烘干，装瓶备用；此时获得的炭材料即为金属元素改良生物炭基硝酸根吸附剂，记为A2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯彦房，何世颖，梁晨，薛利红，杨林章，陈玉东，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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