一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其应用，所述方法首先利用粉碎机将玉米秸秆磨碎，过100目筛后，用MgCl2溶液浸泡12h后，在105℃下烘干，然后在利用马弗炉制备500℃的生物炭，最后在利用H2O2进一步改性，本发明专利技术通过对生物炭多次改性，能够高效的同时吸附水中的氮磷物质。本发明专利技术联合利用生物炭和改性生物炭对氮磷进行同步处理，更有效的去除环境，而且生物炭制备成本低，来源广泛，设备简单，容易操作，适用面广。适用面广。适用面广。

【技术实现步骤摘要】
一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于污水处理领域，具体是提供一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其应用。
技术背景
[0002]生物炭是在有限氧或者缺氧的条件下，生物质经过高温热解生成的固体产物。这些生物质材料通常是生产生活过程中产生的废弃物，主要包括农作物残留物、林业废物、动物粪便、食品加工废物、造纸厂废物、城市固体废物和污水处理排放的污泥，它们在地球上的储量极为丰富。
[0003]氮磷是造成水体富营养化的两种主要营养元素，控制水体中的氨氮和磷酸盐的含量是控制水体富营养化的关键。生物炭具有较大的表面积、发达的孔隙结构和重要的官能团，因此可以成为吸收各种污染物的有效吸附剂，然而，原始生物炭对氨氮和磷酸盐的吸附效果均较差，目前比较有效的改性方法是利用金属盐对生物炭进行改性，可以有效的对磷酸盐进行吸附，但是根据目前所查阅的资料，金属改性的生物炭对氨氮的吸附效果有限，不能很好的同时去除水中的氨氮和磷酸盐。
[0004]因此，有必要专利技术一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法，第二目的在于提供一种高效吸附氮磷的生物炭的应用。
[0006]本专利技术的第一目的是这样实现的，所述高效吸附氮磷的生物炭制备方法为首先利用粉碎机将玉米秸磨碎，过100目筛后，用MgCl2溶液浸泡12h后，在105℃下烘干，然后在利用马弗炉制备500℃的生物炭，最后在利用H2O2进一步改性，本专利技术通过对生物炭多次改性，能够有效的提高氮磷的去除效率。
[0007]进一步的，所述生物炭的制备方法具体为：（1）将玉米秸秆切成小块、干燥、然后用粉碎以通过100目筛；然后将玉米秸秆加入到含有0.5mol/L Mg Cl2溶液的具塞乙烯离心管中进行浸泡，固液比1:3，放入在25℃的恒温振荡器中，设定180r/min的振速振荡，浸泡24h后，取出过滤，在105℃干燥烘箱中干燥24h ，充分烘干；（2）将坩埚置于600℃马弗炉空烧2个小时后，冷却到室温后，取出坩埚称并重，然后放入不超过坩埚体积三分之二的玉米秸秆，记录质量；将坩埚置于马弗炉炉内腔体中间，通入氮气（99.99%），一直保持氮气环境，升温至500℃，维持4h，待温度降至室温，即可得到玉米秸秆生物炭； （3）将玉米秸秆生物炭加入到含10% H2O2的具塞乙烯离心管中进行浸泡，固液比1:3，放入在70℃的恒温振荡器中，设定160r/min的振速振荡，浸泡8h后，取出过滤，在105℃干燥烘箱中干燥24h ，充分烘干。将其储存在棕色瓶中，并存放于玻璃干燥器中待用。
[0008]本专利技术的第二目的是这样实现的，所述生物炭应用在回收水中氮磷的装置中，用于吸附NH
4+
、PO
42
‑
离子。
[0009]进一步的，所述回收水中氮磷的装置中包括集水渠（1）、砾石区（2）、生物炭区（4），其中砾石区（2）从上至下依次为细砂、中砂、粗砂，粒径尺寸分别为0.2mm、0.6mm、0.8mm，水流从下至上流动至溢流堰（3），由溢流堰（3）收集至下一级处理单元。
[0010]进一步的，所述溢流堰（3）材质为不锈钢，堰板类型为三角堰，堰板角度为60
°
。
[0011]进一步的，所述集水渠（1）、出水渠（5）底部装有排水阀（6）。
[0012]本专利技术的有益效果：1、本专利技术通过对生物炭多次改性，能够高效的同时吸附水中的氮磷物质。
[0013]2、本专利技术联合利用生物炭和改性生物炭对氮磷进行同步处理，更有效的去除环境，而且生物炭制备成本低，来源广泛，设备简单，容易操作，适用面广。
[0014]3、本专利技术对生物炭进行氧化改性，在具备高磷酸盐吸附效率的同时有效增加含氧官能团以增强氨氮的吸附效率。
附图说明
[0015]图1为系统的结构示意图；图2为溢流堰的结构示意图；图中：1
‑
集水渠，2
‑
砾石区，3
‑
溢流堰，4
‑
生物炭区，5
‑
出水渠，6
‑
排水阀。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0017]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0018]实施例1一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其运用，其玉米秸秆生物炭的制备方式为：（1）将玉米秸秆切成小块、干燥、然后用粉碎以通过100目筛。然后将玉米秸秆加入到含有0.5mol/L Mg Cl2溶液的具塞乙烯离心管中进行浸泡，固液比1:3，放入在25℃的恒温振荡器中，设定180r/min的振速振荡，浸泡24h后，取出过滤，在105℃干燥烘箱中干燥24h ，充分烘干（2）将坩埚置于600℃马弗炉空烧2个小时后，冷却到室温后，取出坩埚称并重，然后放入不超过坩埚体积三分之二的玉米秸秆，记录质量；将坩埚置于马弗炉炉内腔体中间，通入氮气（99.99%），一直保持氮气环境，升温至500℃，维持4h，待温度降至室温；即可得到玉米秸秆生物炭；设计进水水质NH
4+
、PO
42
浓度分别为50mg/L、10mg/L，氮磷废水先由集水渠1收集，然后经过砾石区2，去除大颗粒物质，水力停留时间为1h，经砾石区处理后的污水从溢流堰3
流出，进入生物炭区4，初步去除污染物，水力停留时间4h，然后从溢流堰3流出，再次进入生物炭区4，进一步去除污染物，水力停留时间4h，然后从溢流堰3流出至出水渠5。砾石区2从上至下依次为细砂、中砂、粗砂，水流从下至上流动至溢流堰3，由溢流堰3收集至下一级处理单元。溢流堰3材质为不锈钢，堰板类型为三角堰，堰板角度为60
°
。集水渠1、出水渠5底部装有排水阀6。根据出水水质可以得出NH
4+
、PO
42
的去除率分别为21%、83%。
[0019]实施例2一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法及其运用，与实施例1不同的是玉米秸秆生物炭的制备方式为：（1）将玉米秸秆切成小块、干燥、然后用粉碎以通过100目筛。然后将玉米秸秆加入到含有0.5mol/L Mg Cl2溶液的具塞乙烯离心管中进行浸泡，固液比1:3，放入在25℃的恒温振荡器中，设定180r/min的振速振荡，浸泡24h后，取出过滤，在105℃干燥烘箱中干燥24h ，充分烘干（2）将坩埚置于600℃马弗炉空烧2个小时后，冷却到室温；后，取出坩埚称并重，然后放入不超过坩埚体积三分之二的玉米秸秆，记录质量；将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效吸附氮磷的生物炭制备方法，其特征在于首先将玉米秸秆磨碎、过筛后，用MgCl2溶液浸泡，烘干，然后利用马弗炉制备500℃的生物炭，最后再利用H2O2进一步改性，得到所述高效吸附氮磷的生物炭。2.根据权利要求1所述的高效吸附氮磷的生物炭制备方法，其特征在于所述制备方法具体为：（1）将玉米秸秆切块、干燥、粉碎以通过100目筛；然后将玉米秸秆加入到0.5mol/L Mg Cl2溶液中进行浸泡，固液比1:3，放入在25℃的恒温振荡器中，设定180r/min的振速振荡，浸泡12
‑
24h后，取出过滤，在105℃干燥烘箱中干燥24h ，充分烘干；（2）将坩埚置于600℃马弗炉空烧2个小时后，冷却到室温后，取出坩埚称并重，然后放入不超过坩埚体积三分之二的玉米秸秆，记录质量；将坩埚置于马弗炉炉内腔体中间，通入氮气（99.99%），一直保持氮气环境，升温至500℃，维持4h，待温度降至室温，即可得到玉米秸秆生物炭；（3）将所得玉米秸秆生物炭加入到10% H2O2水溶液中进行浸泡，固液比1:3，放入在70℃的恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，周朋，张峻源，余俊杰，王霞，朱丽花，孙梦晗，杨思琪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：