一种磁性制造技术

本发明专利技术公开了一种磁性

【技术实现步骤摘要】
一种磁性LDH生物炭及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污染防控
，特别是涉及一种磁性
LDH
生物炭及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]氮和磷等无机污染是全球污染的一个重难点问题，特别是农业面源污染引发的土壤氮磷的流失，该部分无机态氮磷大多具有水溶性和交换性，运移能力强，是导致水体富营养化的主要原因
。
农业面源污染具有来源多样分散
、
涉及范围广
、
不易监测等特点，已成为水环境污染防治的难题，农田退水直接排放极易造成水体富营养化现象
。
人工湿地作为一种污水处理技术，以基质
、
植物和微生物为主体，凭借物理
、
化学和生物协同作用来处理污水，有效实现对农田退水中氮磷的去除
。
但是，农田退水低碳氮比
(COD/TN)
的特点，影响了微生物对氮磷的去除效果
。
[0003]因此，如何制备一种可以强化去除农田退水中氮磷的生物炭，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种磁性
LDH
生物炭及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术的技术方案之一：一种磁性
LDH
生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0007]对含铁生物质依次进行膨化处理
、
热解炭化处理得到磁性生物炭；
[0008]将镁盐溶液和磁性生物炭混合后进行水热反应得到磁性负载铁镁水滑石生物炭；
[0009]将磁性负载铁镁水滑石生物炭和氮源混合后加热掺杂得到所述磁性
LDH
生物炭
。
[0010]进一步地，所述含铁生物质为富含铁的水葫芦；所述含铁生物质的含铁量为
1.5
～
5wt.
％；所述膨化处理具体为：升温至
160
～
180℃
，压力为5～7个大气压后在1～
5s
内降压至常压
。
[0011]更进一步地，在所述膨化处理后，热解炭化处理前，还包括烘干和粉碎的步骤；所述烘干和粉碎，具体包括：在温度为
90
～
100℃
的条件下烘干至含水量为
10
～
20
％，然后在
80
～
90℃
的条件下烘至足干，最后粉碎至
50
～
100
目
。
[0012]生物炭可以促进植物根系生长，增加基质透气性，有利于氧气的扩散，用于人工湿地处理污水时也能防止人工湿地堵塞，同时生物炭可以有效的涵养溶解氧，提高其利用率，促进植物根系泌氧，增加水体溶解氧含量，进而提高人工湿地的处理性能
。
[0013]水葫芦是一种经人工诱导而具备铁富集能力的植物，选用富含铁的水葫芦作为生物炭原料可以制备得到磁性生物炭，该磁性生物炭对氮与磷元素的吸收具有较强的特异性，尤其是对氮的吸附固定有强化效果，可以用于构建生物炭基强化型人工湿地，且水葫芦生物质廉价易得
。
[0014]本专利技术技术方案中，先将原料水葫芦进行热膨化处理，然后烘干和粉碎的目的是为了使水葫芦脱水
、
膨化疏松，从而使得制备的磁性生物炭具有更高的孔隙结构，吸附效果更佳
。
[0015]进一步地，所述热解炭化处理为微波热解炭化处理，功率为
600
～
1800W
，时间为5～
40min
；所述热解炭化处理在氮气气氛下进行
。
[0016]更进一步地，在所述热解炭化处理后，还包括洗涤和干燥的步骤；所述洗涤具体包括：采用等体积的去离子水和
95vol.
％无水乙醇反复清洗3～5次；所述干燥的温度为
50
～
90℃。
[0017]进一步地，所述将镁盐溶液和磁性生物炭混合后进行水热反应得到磁性负载铁镁水滑石生物炭，具体包括：
[0018]将磁性生物炭加入镁盐溶液中，搅拌混合均匀，得到溶液
A
；
[0019]将氢氧化钠和碳酸钠加入水中溶解，得到溶液
B
；
[0020]将溶液
B
加入溶液
A
中，搅拌反应后水热反应
、
分离
、
干燥，得到所述磁性负载铁镁水滑石生物炭
。
[0021]进一步地，所述镁盐溶液中的镁盐和磁性生物炭的用量比为
0.02
～
0.04mol:1.5
～
2.5g
；所述镁盐溶液由用量比为
0.02
～
0.04mol:60
～
100mL
的镁盐和水组成；所述氢氧化钠
、
碳酸钠和水的用量比为
0.02
～
0.03mo1:0.03
～
0.05mo1:30
～
50mL
；所述溶液
A
和溶液
B
的体积比为
6:5
～
2:1。
[0022]更进一步地，所述镁盐溶液中的镁盐
、
磁性生物炭
、
氢氧化钠
、
碳酸钠的用量比为
0.02
～
0.04mol:1.5
～
2.5g:0.02
～
0.03mo1:0.03
～
0.05mo1。
[0023]进一步地，所述镁盐为硝酸镁；所述搅拌混合的转速为
300
～
450r/min
；所述搅拌反应的时间为2～
4h
；所述水热反应的温度为
120
～
180℃
，时间为4～
6h
；所述分离为离心分离，离心分离的转速为
7000
～
9000r/min
，时间为
25
～
35min。
[0024]Mg
会促进磷的吸附，将其负载在磁性生物炭上可以强化微生物活性，提高对农药这类有机物的降解去除
。
本专利技术为进一步提升磁性生物炭用于人工湿地处理污水时的处理性能，将镁盐溶液和磁性生物炭混合，进行水热反应，得到磁性负载铁镁水滑石生物炭，该磁性负载铁镁水滑石生物炭具有水滑石典型的层状结构，因此，具有发达的孔隙结构和高比表面积，使产品吸附性能更好，提高脱氮除磷效率，从而用于人工湿地处理污水时，具有更佳的处理效果
。
[0025]将...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磁性
LDH
生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对含铁生物质依次进行膨化处理
、
热解炭化处理得到磁性生物炭；将镁盐溶液和磁性生物炭混合后进行水热反应得到磁性负载铁镁水滑石生物炭；将磁性负载铁镁水滑石生物炭和氮源混合后加热掺杂得到所述磁性
LDH
生物炭
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含铁生物质为含铁水葫芦；所述含铁生物质的含铁量为
1.5
～
5wt.
％；所述膨化处理具体为：升温至
160
～
180℃
，压力为5～7个大气压后在1～
5s
内降压至常压；所述热解炭化处理为微波热解炭化处理，功率为
600
～
1800W
，时间为5～
40min
；所述热解炭化处理在氮气气氛下进行
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将镁盐溶液和磁性生物炭混合后进行水热反应得到磁性负载铁镁水滑石生物炭，具体包括：将磁性生物炭加入镁盐溶液中，搅拌混合均匀，得到溶液
A
；将氢氧化钠和碳酸钠加入水中溶解，得到溶液
B
；将溶液
B
加入溶液
A
中，搅拌反应后水热反应
、
分离
、
干燥，得到所述磁性负载铁镁水滑石生物炭
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述镁盐溶液中的镁盐和磁性生物炭的用量比为
0.02
～
0.04mol:1.5
～
2.5g
；所述镁盐溶液由用量比为
0.02
～
0.04mol:60
～
100mL
的镁盐和水组成；所述氢氧化钠
、
碳酸钠和水的用量比为
0.02
～
0.03mo1:0.03
～
0.05mo1:30
～
50mL
；所述溶液
A
和溶液
B
的体积比为
6:5
～
2:1。5.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴桥，庄海峰，徐美贞，张靖婕，薛向东，应建栋，虞建萍，单胜道，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：