一种基于黑臭水体治理的构树生物炭吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种构树生物炭吸附剂及其制备方法与用途，该生物炭以构树树叶为原材料，打磨成粉后高温裂解制成生物炭，其表面含有大量的孔隙，具有较高的比表面积。制备的具体步骤为：首先将构树叶清洗并晾干，再将其置于烘箱中烘至完全脱水，将脱水的构树叶打磨成粉并过筛。最后将构树叶粉末置于持续通入氮气的高温条件下使之发生裂解得到最终产品。该产品对于水体中的磷具有良好的吸附作用。该产品具有成本低廉、比表面积大、吸附量大且易于分离回收等特点。本发明专利技术可用于富营养化水体和黑臭水体等的修复。

Broussonetia papyrifera Biocharcoal adsorbent based on black odor water treatment and preparation method thereof

The invention relates to a tree bio carbon adsorbent and its preparation method and use. The biological carbon is used as the raw material of the tree leaf. After grinding, the biological carbon is made into a biological charcoal by high temperature cracking. The surface contains a large number of pores and has a high specific surface area. The concrete steps are as follows: first, the leaves are cleaned and dried, and then baked in the oven to completely dehydrated, and the dehydrated leaves are grinded into powder and sifted. Finally, the powdered leaves were placed under high temperature under continuous nitrogen conditions to produce the final product. The product has good adsorption capacity for phosphorus in water. The product has the characteristics of low cost, large specific surface area, large adsorption capacity and easy separation and recovery. The invention can be used for the restoration of eutrophic water bodies and black odor water bodies.

【技术实现步骤摘要】
一种基于黑臭水体治理的构树生物炭吸附剂及其制备方法
本专利技术属于环境功能材料和水处理新
，具体涉及一种基于黑臭水体治理的构树生物炭吸附剂及其制备方法。
技术介绍
磷是导致水体富营养化的重要元素，随着农业、生活和工业废水的过量排放，过量的磷排放到水体中，导致水体呈现出富营养化的现象，富营养化会破坏生态系统，导致水生植物的大量繁殖，水体中溶解氧含量下降，部分植物分泌的毒素会危害水生动物，引起水体失去原有的平衡。其次富营养化现象会恶化水源，透明度降低且水体浑浊，总体上呈棕褐色或绿色。过度富营养化导致水体黑臭，黑臭水体是严重的水污染现象，使水体完全丧失使用功能，影响景观以及人类生活。因此急需找寻一种低价高效的方法降低水体中磷的含量。一般去除水体中磷的方法有化学沉淀法、生物法、离子交换法、膜分离方法、吸附法等。其中生物炭吸附法具有占地面积小、工艺简单、操作方便、无二次污染等优点，寻找高吸附量、高效率和低价成本的新吸附剂是开发新的除磷工艺的关键所在。构树具有速生、适应性强、分布广、易繁殖、热量高、轮伐期短的特点。侧根分布很广，生长速度快，萌芽力旺盛，耐修剪，有较强的耐污染性。在中国的热带和温带均有分布，不论平原、丘陵或山地都有很好的分布生长。在锰矿区里生长着大片构树，构树会富集土壤里的锰元素。利用构树叶粉末，在高温且持续通入氮气的条件下，使构树粉末发生高温裂解，生成多孔隙，具有较高比表面积的构树生物炭，构树生物炭对水体中的磷具有很好的吸附作用，从而有效降低水体中的磷浓度。并且烧制生物炭的温度不同，孔隙、比表面积以及吸附效果也会有所差异。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，开发一种成本低廉、比表面积大、高效的可用于吸附水体中磷的生物炭。本专利技术提出一种构树生物炭的制备方法，是将构树叶打磨成粉，将粉末放在持续通入氮气的高温条件下，使其裂解成生物炭，具体操作步骤如下：（1）采摘构树叶，将采摘下来的构树叶用蒸馏水冲洗干净，放在干燥通风处晾干，再将晾干的构树叶放在30～80℃的烘箱中烘至构树叶完全脱水，将完全脱水的构树叶放入粉碎机打磨成粉，最后将构树粉末通过筛子筛选，装袋备用；（2）将步骤（1）所述的筛选好的构树粉末分装进管式炉的槽位里，打开氮气阀门，持续往管式炉里通入氮气，待管式炉里的空气彻底排空，以每分钟5～8℃的升温操作将管内加热至200～1000℃，恒温加热1～10h，之后开始降温，使管内温度降至20～80℃，取出烧制的构树生物炭，装袋即得到构树生物炭吸附剂。上述制备方法中，制备的顺序是先对构树叶进行清洗干燥和粉碎的预处理，再进行高温裂解制炭得到所述产品。本专利技术还提供一种上述的构树生物炭吸附剂应用于去除水中磷的方法，所述方法包括以下步骤：取一定量的含磷废水，调节pH为4～11，将一定量的构树生物炭吸附剂添加到废水中，每升废水中的添加量以构树生物炭重量计为0.5～40g，在转速为100～300rpm的条件下摇晃反应2～6h，并控制反应温度为10～40℃，反应完成后过滤，将构树生物炭吸附剂和废液分离，完成对废液中磷的去除。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.使用原料广泛，且价格低廉，主要原料构树广泛存在于自然界中；2.本专利技术的构树生物炭吸附剂的制备工艺及操作简单，制备快速，生产周期短，产品回收率高，不需要特殊的化工设备，易于实现工业化生产；3.本专利技术的构树生物炭吸附剂比表面积大、吸附位点多，对污染物的去除效率高，易于从溶液中分离回收；4.本产品无毒，原料干净环保，对环境友好；5.本专利技术的构树生物炭吸附剂对磷的去除效率高。附图说明图1是本专利技术实施例1的构树生物炭吸附剂的数码照片，图2是本专利技术实施例1的构树生物炭吸附剂的扫描电镜图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1本专利技术的构树生物炭吸附剂用于处理废水中的磷，包括以下步骤：（1）采摘构树叶，将采摘下来的构树叶用蒸馏水冲洗干净，放在干燥通风处晾干，再将晾干的构树叶放在70℃的烘箱中烘至构树叶完全脱水，将完全脱水的构树叶放入粉碎机打磨成粉，最后将构树粉末通过筛子筛选，装袋备用；（2）将步骤（1）所述的筛选好的构树粉末分装进管式炉的槽位里，打开氮气阀门，持续往管式炉里通入氮气，待管式炉里的空气彻底排空，以每分钟7℃的升温操作将管内加热至500℃，恒温加热2h，之后开始降温，使管内温度降至60℃，取出烧制的构树生物炭，装袋即得到构树生物炭吸附剂。图1为500℃条件下制成的构树生物炭吸附剂，外观结构为黑色粉末状；图2为500℃条件下制成的构树生物炭吸附剂的扫描电镜图，内部结构为多孔隙状。实施例2本专利技术的构树生物炭吸附剂用于吸附处理废水中的磷，包括以下步骤：取20mL初始浓度为5、10、20、50、80、120、200mg/L的磷溶液，调节溶液的pH均为11，选取500℃条件下烧制的构树生物炭吸附剂0.1g分别加入各溶液，设定摇床温度为25℃，将溶液摇晃4h后，取一定溶液过滤后测量溶液中的磷含量，计算的吸附量结果如表1所示：表1：不同K2HPO3初始浓度条件下吸附剂对磷的吸附量由表1可知，在初始浓度为5mg/L的条件下该吸附剂具有0.83mg/g的吸附量，并且随初始浓度增加而增加，当初始浓度为200mg/L时，初始浓度达到了25.41mg/g。实施例3：本专利技术的构树生物炭吸附剂用于吸附处理废水中的磷，包括以下步骤：取20mL初始浓度为50mg/L的磷溶液，调节pH分别至2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，选取500℃条件下烧制的构树生物炭吸附剂0.1g分别加入各溶液，设置摇床温度为25℃，将溶液摇晃4h后，取一定溶液过滤后测量溶液中的磷含量，计算的吸附量结果如表2所示：表2：不同pH条件下吸附剂对磷的吸附量pH234567891011吸附量（mg/g）-7.641.986.006.066.216.706.686.966.777.25由表2可知，在初始pH值为2的条件下该吸附剂会释放出自身含有的一部分磷，从pH为3时开始吸附磷，大体上呈现增加趋势并且在pH等于11时达到最大吸附量7.25mg/g。实施例4：本专利技术的构树生物炭吸附剂用于吸附处理废水中的磷，包括以下步骤：取20mL初始浓度为50mg/L的磷溶液，调节溶液的pH为11，选取500℃条件下烧制的构树生物炭吸附剂0.1g分别加入各溶液，摇床温度为25℃，分别在摇晃5min、10min、20min、40min、60min、90min、120，min、240min时取一定溶液过滤后测量溶液中的磷含量，计算的吸附量结果如表3所示：表3：不同摇晃时间下吸附剂对磷的吸附量由表3可知，在初始时间为5min时取样测定的吸附量为1.10mg/g，并且该吸附剂的吸附量会随着吸附时间的增加而增长。以上仅是本专利技术的优选实施方式，本专利技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本专利技术构思无实质性差异的各种工艺方案均在本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构树生物炭的制备方法，是将构树叶打磨成粉，将粉末放在持续通入氮气的高温条件下，使其裂解成生物炭，具体操作步骤如下：（1）采摘构树叶，将采摘下来的构树叶用蒸馏水冲洗干净，放在干燥通风处晾干，再将晾干的构树叶放在30～80 ℃的烘箱中烘至构树叶完全脱水，将完全脱水的构树叶放入粉碎机打磨成粉，最后将构树粉末通过筛子筛选，装袋备用；（2）将步骤（1）所述的筛选好的构树粉末分装进管式炉的槽位里，打开氮气阀门，持续往管式炉里通入氮气，待管式炉里的空气彻底排空，以每分钟5～8 ℃的升温操作将管内加热至200～1000 ℃，恒温加热1～10 h，之后开始降温，使管内温度降至20～80 ℃，取出烧制的构树生物炭，装袋即得到构树生物炭吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种构树生物炭的制备方法，是将构树叶打磨成粉，将粉末放在持续通入氮气的高温条件下，使其裂解成生物炭，具体操作步骤如下：（1）采摘构树叶，将采摘下来的构树叶用蒸馏水冲洗干净，放在干燥通风处晾干，再将晾干的构树叶放在30～80℃的烘箱中烘至构树叶完全脱水，将完全脱水的构树叶放入粉碎机打磨成粉，最后将构树粉末通过筛子筛选，装袋备用；（2）将步骤（1）所述的筛选好的构树粉末分装进管式炉的槽位里，打开氮气阀门，持续往管式炉里通入氮气，待管式炉里的空气彻底排空，以每分钟5～8℃的升温操作将管内加热至...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱国强，赵运林，胡新将，束文圣，方威，陈芳旭，靳琦，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43