一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用技术

一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用，涉及水处理技术领域。本发明专利技术的目的是要解决地表水体中由于磷酸盐过量导致水体富营养化以及传统去除磷酸盐方法存在吸附效率低和吸附材料不可重复利用的问题。方法：将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min～20min，加入氢氧化钠溶液，继续搅拌4h～6h后，加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160℃～190℃的温度条件下保温8h～10h，冷却至室温后，用蒸馏水清洗至中性，干燥，得到氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭。氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭用于吸附水中的磷酸盐。本发明专利技术可获得一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用。

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用。
技术介绍
水体富营养化又称作水华，是指湖泊、河流、水库等水体中氮磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。磷酸盐是植物生长的关键养分，也是水生生物生长的关键。然而，过量的磷酸盐通过径流进入水体会导致富营养化，导致藻类疯长，水质恶化，鱼类死亡，水生生态系统最终崩溃。由于磷酸盐很容易被植物利用并通过光合作用转化为蛋白质，所以正常地表水体中不会存在高浓度的磷。而化肥、农药、人类粪便和食物残渣及含磷洗涤剂是地表水体含磷量增加的主要原因，也就是说城市生活污水是增加地表水体含磷量的主要来源之一，而我国要求磷酸盐浓度小于0.5mg/L。因此，为了控制水体富营养化，有效地消除磷酸盐在废水排入接收水道之前是至关重要的。但传统去除磷酸盐方法吸附效率低并且吸附材料不可重复利用，成为治理水体中磷酸盐亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决地表水体中由于磷酸盐过量导致水体富营养化以及传统去除磷酸盐方法存在吸附效率低和吸附材料不可重复利用的问题，而提供一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用。一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法，按以下步骤完成：一、将原始生物炭、FeCl3·6H2O、柠檬酸三钠和乙酸钠加入到乙二醇中，混合搅拌1h～1.5h，得到混合溶液；将混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在200℃～220℃的温度条件下保温10h～11h，冷却后清洗，烘干，得到磁性生物炭；所述原始生物炭的质量、FeCl3·6H2O的质量、柠檬酸三钠的质量和乙酸钠的质量与乙二醇的体积的比为(1g～1.05g)：(3.2g～3.3g)：(1.1g～1.2g)：(6.0g～6.2g)：50mL；二、将磁性生物炭加入到蒸馏水中，混合搅拌10min～15min，得到溶液a，所述磁性生物炭的质量与蒸馏水的体积的比为(0.4g～0.6g)：35mL；将La(NO3)3·6H2O加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得到溶液b，所述La(NO3)3·6H2O的质量与蒸馏水的体积的比为(1.5g～2g)：10mL；将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min～20min，然后加入氢氧化钠溶液，继续搅拌4h～6h后，加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160℃～190℃的温度条件下保温8h～10h，冷却至室温后，用蒸馏水清洗至中性，干燥，得到氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭。一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的应用，所述氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭用于吸附水中的磷酸盐，氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的添加量为0.25g/L～0.5g/L。本专利技术的有益效果：一、本专利技术一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用，通过烧炭、赋磁和改性三个步骤，制备氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭用于水中磷酸盐的吸附，并且具有良好的可重复使用性，解决了地表水体中由于磷酸盐过量导致水体富营养化的问题。本专利技术制备的氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭，对水溶液中磷酸盐的吸附容量可达112.3mg/g，并且所述氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭吸附磷酸盐溶液后的再利用效能优异，经过五次吸附-脱附循环实验其吸附量仍能达到初始吸附量的92.5％。二、本专利技术一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用，以玉米秸秆为原料，在管式炉内经800℃烧制两小时制成原始生物炭，采用两步改性法使得生物炭带有磁性并负载氢氧化镧，从而得到一个新型的吸附材料，并且合成方法简单，促进了水环境的中磷酸盐吸附剂的开发与应用。同时，为了综合评价改性吸附材料对磷酸盐的吸附性能，分别进行了pH和离子强度影响、动力学、等温线、共存离子影响以及脱附实验，得出功能化吸附剂具有重复利用性能的结论。三、本专利技术充分利用含镧材料在去除磷酸盐方面的优势，如吸附能力优越、吸附性能优良选择性、操作范围广以及去除率高等，即使在微量水平上对磷酸盐也有很强的亲和力，对氧化还原条件不敏感。同时，吸附的磷酸盐很难被释放，且可以在低浓度和低pH值条件下进行，更加有利于去除水中的磷酸盐。其次，本专利技术采用磁性技术作为水处理的一种替代技术，解决了吸附过程中粉末吸附剂难以从溶液中回收的难题。磁选作为吸附剂从水中回收的方法，具有效率高、稳定、成本低等诸多优点。本专利技术可获得一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法及应用。附图说明图1为实施例1中氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的pH和离子强度影响实验图，●代表0mol的NaCl的溶液在不同pH下氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量，■代表0.01mol的NaCl的溶液在不同pH下氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量，▲代表0.1mol的NaCl的溶液在不同pH下氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量；图2为实施例1氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的pH影响实验图，●代表0mol的NaCl的溶液在不同pH下吸附磷酸盐后的最终pH，■代表0.01mol的NaCl的溶液在不同pH下吸附磷酸盐后的最终pH，▲代表0.1mol的NaCl的溶液在不同pH下吸附磷酸盐后的最终pH；图3为实施例1中氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的动力学实验图，1代表动力学拟一级模型拟合磷酸盐，2代表动力学拟二级模型拟合磷酸盐，■代表0～300min内氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量；图4为实施例1中氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的等温线实验图，◆代表25℃、不同平衡浓度下氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量，●代表35℃、不同平衡浓度下氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量，■代表45℃、不同平衡浓度下氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量，1代表Langmuir模型拟合，2代表Freundlich模型拟合，3代表Langmuir模型拟合，4代表Freundlich模型拟合，5代表Langmuir模型拟合，6代表Freundlich模型拟合；图5为实施例1中检验共存离子对氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的吸附磷酸盐性能的影响图，溶液中共存离子浓度分别为：1代表0mg/L，2代表50mg/L，3代表100mg/L；图6为实施例1氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的脱附实验图，1代表0～5次循环次数氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭对磷酸盐的吸附容量，▲代表0～5次脱附后脱附效率。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法，按以下步骤完成：一、将原始生物炭、FeCl3·6H2O、柠檬酸三钠和乙酸钠加入到乙二醇中，混合搅拌1h～1.5h，得到混合溶液；将混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在200℃～220℃的温度条件下保温10h～11h，冷却后清洗，烘干，得到磁性生物炭；所述原始生物炭的质量、FeCl3·6H2O的质量、柠檬酸三钠的质量和乙酸钠的质量与乙二醇的体积的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：/n一、将原始生物炭、FeCl

【技术特征摘要】
1.一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：
一、将原始生物炭、FeCl3·6H2O、柠檬酸三钠和乙酸钠加入到乙二醇中，混合搅拌1h～1.5h，得到混合溶液；将混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在200℃～220℃的温度条件下保温10h～11h，冷却后清洗，烘干，得到磁性生物炭；所述原始生物炭的质量、FeCl3·6H2O的质量、柠檬酸三钠的质量和乙酸钠的质量与乙二醇的体积的比为(1g～1.05g)：(3.2g～3.3g)：(1.1g～1.2g)：(6.0g～6.2g)：50mL；
二、将磁性生物炭加入到蒸馏水中，混合搅拌10min～15min，得到溶液a，所述磁性生物炭的质量与蒸馏水的体积的比为(0.4g～0.6g)：35mL；将La(NO3)3·6H2O加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得到溶液b，所述La(NO3)3·6H2O的质量与蒸馏水的体积的比为(1.5g～2g)：10mL；将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min～20min，然后加入氢氧化钠溶液，继续搅拌4h～6h后，加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160℃～190℃的温度条件下保温8h～10h，冷却至室温后，用蒸馏水清洗至中性，干燥，得到氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭。


2.根据权利要求1所述的一种氢氧化镧修饰的磁性多孔生物炭的制备方法，其特征在于步骤一中所述的原始生物炭按以下步骤制备：将玉米秸秆用蒸馏水冲洗4次～6次，在80℃～100℃的温度条件下干燥10h～12h，粉碎，过100目筛，得到玉米秸秆粉末；将玉米秸秆粉末与KHCO3混合，研磨搅拌10min～15min后，在氮气的保护下、以10℃/min的升温速率加热至780℃～800℃，并在780℃～800℃下保温2h～2.5h，冷却后用浓度为0.1mol/L的盐酸浸泡10h～12h，再用蒸馏水冲洗3次～5次，最后置于烘箱中在75℃～80℃下过夜烘干，得到原始生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，曲建华，张惠，周军，田雪，刘洋，
申请(专利权)人：东北农业大学，哈尔滨泽能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23