本发明专利技术公开了一种用于低浓度含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂及其制备方法与应用。该吸附剂采用铁负载改性的芦苇生物炭，所述铁的负载量为46.30 mg·g‑1～115.80 mg·g‑1。本发明专利技术吸附剂制备过程采用负载与热解同时进行，简化了生产步骤，操作简单，无二次污染，且增加了铁的负载量，提高了吸附性能。
Adsorbent for phosphorus removal from phosphorus containing wastewater or eutrophic water body and its preparation method and Application
The invention discloses an adsorbent for removing phosphorus from low concentration phosphorus-containing wastewater or eutrophic water, a preparation method and application thereof. The adsorbent adopts reed biochar modified by iron loading, and the iron loading amount is 46.30 mg 1 to 115.80 mg 1. The preparation process of the adsorbent of the invention adopts loading and pyrolysis simultaneously, simplifies the production steps, has simple operation, has no secondary pollution, increases the load of iron, and improves the adsorption performance.
【技术实现步骤摘要】
一种用于含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种吸附剂，具体涉及一种用于低浓度含磷废水或富营养化水体除磷的载铁芦苇生物炭吸附剂及其制备方法与应用。
技术介绍
我国湿地面积约达到6.8×107hm2，仅次于加拿大和俄罗斯，居世界第3位。据统计，我国芦苇秸秆面积约达到130万hm2，年总产量达到220万吨。芦苇秸秆中含有纤维素，可作造纸、编织席、帘等用；芦苇秸秆根也具有药用价值，有清热生津、抗癌等作用。但是我国芦苇秸秆年产量大，真正被用作造纸、药用等的芦苇秸秆量有限，仍有大部分的芦苇秸秆无法得到合理利用。对湿地植物芦苇秸秆进行资源回收再利用，将过量不能得到充分利用的芦苇秸秆资源变废为宝，已成为亟待解决的热点问题。将芦苇秸秆资源回收利用，制备成生物炭，将废弃物变废为宝，提高资源利用效率，减少污染。我国水资源人均占有量少，分布不平衡，随着经济发展和社会总体生活水平的提高，水资源的需求量日益增长，而水体污染严重。其中湖泊等地表水的水体污染半数以上是由氮、磷超标引起的水体富营养化。根据利贝格最小值定律：植物的生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最小的那一种。藻类的经验分子式为C106H236O110N16P，可以发现，在藻类分子式中所占重量百分比最少的是氮和磷，尤其是磷。目前国内外采用的废水除磷方法主要包括化学沉淀法、生物法和吸附法。化学沉淀法虽然对磷的去除率高，但运行成本高，残留的金属离子不但使出水色度增加，并产生大量难于处理的污泥且容易造成二次污染，而且还可能会对生物产生慢性毒害作用；生物法除磷受温度、溶解氧、pH值等外界操作条件影响大，除磷工艺运行稳定性差，出水总磷难以达标。相比而言，吸附法从一定程度上弥补了上述两种方法的不足，具有占地面积小、工艺简单、运行费用低、无二次污染、除磷性能稳定、操作方便等特点。在于寻找一种恰当适用的吸附剂，要求吸附剂的吸附容量高、选择性好、可以再生、性能稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种对低浓度磷的吸附率较高的吸附剂。为了达到上述吸附剂，本专利技术提供了一种用于低浓度含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂，该吸附剂采用铁改性的芦苇生物炭，其上铁的负载量为46.30mg·g-1～115.80mg·g-1。本专利技术吸附剂中铁的负载量优选为59.2mg·g-1～115.80mg·g-1，更优86.5mg·g-1～115.80mg·g-1，最佳115.80mg·g-1。本专利技术还提供了上述吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取干净的芦苇秸秆放在烘箱中于85～105℃烘干至恒重，取出剪碎成长度约为0.5～1cm的小段；（2）将第（1）步中破碎成小段的芦苇秸秆10g填满于坩埚，加入50mL氯化铁溶液，保持铁芦苇秸秆质量比为0.14～0.56:1，置于马弗炉中进行热解，热解温度为200～500℃，升温速度为15℃·min-1，保持1～4h；所述氯化铁溶液的浓度为0.5mol·L-1～1.5mol·L-1；（3）将第（2）步中热解完成后取出坩埚冷却至室温，即得。其中，氯化铁溶液的浓度优选0.75mol·L-1～1.25mol·L-1；热解温度优选250～450℃，热解时间优选1～3h。氯化铁溶液的最佳浓度为1.125mol·L-1；热解温度最佳为350℃，热解时间最佳为2h。步骤（3）热解冷却后，用去离子水洗至滤液为中性，置于烘箱中烘6～12h，即得本专利技术吸附剂。芦苇秸秆取发黄干枯的芦苇秸秆，用去离子水洗去表面灰尘，再进行烘干。本专利技术还提供了上述吸附剂在用于低浓度含磷废水、富营养化水体除磷方面的应用。具体地，当用于低浓度含磷废水除磷时，废水中磷的浓度不超过4mg·L-1，吸附剂用量为0.8-1.0g·L-1；当用于富营养化水体除磷时，吸附剂的用量为0.05-0.25g·L-1，优选0.15-0.25g·L-1。本专利技术相比现有技术具有以下优点：1、本专利技术采用芦苇秸秆为原料，通过负载氯化铁改性的方法制备出改性芦苇生物炭，磷酸根与负载在炭表面和孔隙中的铁发生作用，可达到很好的除磷效果。本专利技术采用氯化铁为原料，成本低、且无毒，同时有机质原料热解产生的富碳、细颗粒、多孔材料，多孔特性为土壤中微生物提供了迁移场所，吸附后的改性芦苇生物炭含有丰富的铁元素和磷元素，可回收利用作为植物生长肥料，为土壤提供了肥力，绿色环保。2、芦苇秸秆来源广泛、成本低廉，由于其繁殖速度快、生物量大，如果不进行及时处理，会腐烂造成环境污染，本专利技术为其提供了一种有效的解决途径，将铁牢牢的负载在芦苇生物炭上，制备出性能优良的除磷性能优良的吸附剂，并实现了芦苇的资源化利用。3、本专利技术吸附剂制备过程采用负载与热解同时进行，简化了生产步骤，操作工艺简单，无二次污染，且增加了铁的负载量，提高了吸附性能。附图说明图1为本专利技术吸附剂的XRD图；图2为本专利技术吸附剂的FTIR图；图3为本专利技术吸附剂与芦苇秸秆的SEM对比图。图3中，A为芦苇秸秆的SEM图，B为本专利技术吸附剂的SEM图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，以下实施例仅作为本专利技术的部分举例说明，任何以本专利技术近似方法制备得到的近似产品均在本专利技术的保护范围内。芦苇秸秆的预处理：采摘芦苇，用去离子水洗去表面灰尘，然后将洗净的芦苇放在烘箱中于85～105℃烘干至恒重，取出剪碎成长度约为0.5～1cm的小块。实施例一称取10g经过预处理的芦苇秸秆放入坩埚中，加入50mL的浓度为1mol·L-1的FeCl3的溶液，此时铁和芦苇秸秆的质量比0.28：1，置于马弗炉中于350℃下热解1h。后取出坩埚冷却至室温，取出用去离子水洗至滤液为中性，置于烘箱中烘6h，即制备出铁改性芦苇生物炭A。实施例二：称取10g经过预处理的芦苇秸秆放入坩埚中，加入50mL的浓度为1mol·L-1的FeCl3的溶液，此时铁和芦苇秸秆的质量比0.28：1，置于马弗炉中于350℃下热解2h。后取出坩埚冷却至室温，取出用去离子水洗至滤液为中性，置于烘箱中烘6h，即制备出铁改性芦苇生物炭B。实施例三：称取10g经过预处理的芦苇秸秆放入坩埚中，加入50mL的浓度为1mol·L-1的FeCl3的溶液，此时铁和芦苇秸秆的质量比0.28：1，置于马弗炉中于350℃下热解3h。后取出坩埚冷却至室温，取出用去离子水洗至滤液为中性，置于烘箱中烘6h，即制备出铁改性芦苇生物炭C。实施例四：称取10g经过预处理的芦苇秸秆放入坩埚中，加入50mL的浓度为1mol·L-1的FeCl3的溶液，此时铁和芦苇秸秆的质量比0.28：1，置于马弗炉中于250℃下热解2h。后取出坩埚冷却至室温，取出用去离子水洗至滤液为中性，置于烘箱中烘8h，即制备出铁改性芦苇生物炭D。实施例五：称取10g经过预处理的芦苇秸秆放入坩埚中，加入50mL的浓度为1mol·L-1的FeCl3的溶液，此时铁和芦苇秸秆的质量比0.28：1，置于马弗炉中于250℃下热解3h。后取出坩埚冷却至室温，取出用去离子水洗至滤液为中性，置于烘箱中烘8h，即制备出铁改性芦苇生物炭E。实施例六：称取10g经过预处理的芦苇秸秆放入坩埚中，加入50mL的浓度为1mol·L-1的FeCl3的溶液，此时铁和芦苇秸秆的质量比0.28：1，置于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂，其特征在于：所述吸附剂采用铁改性芦苇生物炭，其上铁的负载量为46.30 mg·g‑1～115.80 mg·g‑1。
【技术特征摘要】
1.一种用于含磷废水或富营养化水体除磷的吸附剂，其特征在于：所述吸附剂采用铁改性芦苇生物炭，其上铁的负载量为46.30mg·g-1～115.80mg·g-1。2.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于：所述吸附剂中铁的负载量为86.5mg·g-1～115.80mg·g-1。3.权利要求1或2所述吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）取干净的芦苇秸秆放在烘箱中于85～105℃烘干至恒重，取出剪碎成长度约为0.5～1cm的小段；（2）将第（1）步中破碎成小段的芦苇秸秆10g填满于坩埚，加入50mL氯化铁溶液，保持铁芦苇秸秆质量比为0.14～0.56:1，置于马弗炉中进行热解，热解温度为200～500℃，升温速度为15℃·min-1，保持1～4h；所述氯化铁溶液的浓度为0.5mol·L-1～1.5mol·L-1；（3）将第（2）步中热解完成后取出坩埚冷却至室温，即得所述吸附剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氯...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐登勇，黄越，杨竹萍，张涛，郑宁捷，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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