一种生物炭-半导体复合吸附剂的制备方法及应用技术

本申请涉及一种生物炭

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭
‑
半导体复合吸附剂的制备方法及应用


[0001]本申请涉及废水处理
，特别是涉及一种生物炭
‑
半导体复合吸附剂的制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]为了应对人类日益增长的需求，越来越多的结构稳定环境持久性强的新型化学物质被合成开发，并随着工业生产以及人类的使用而进入自然水体，对自然生态系统造成严重的影响
。
因此，针对高浓度难降解工业废水的污水处理技术的不断革新势在必行
。
污水的吸附处理工艺具有反应速率快，能耗低，无副产物且吸附剂可以回收再生，重复利用，处理成本较低等特点
。
[0003]污水吸附处理工艺的核心是吸附剂，吸附剂的吸附容量，吸附性质以及可再生能力均对吸附工艺类型的选择，工艺的整体处理效能以及工艺的运行成本起着决定性的影响
。
因此，开发吸附容量更大，吸附性能更强，回收性及再生性更高的吸附剂是提升污水吸附处理工艺市场价值的必要措施
。
[0004]污水处理工艺中常用的吸附剂包括聚合树脂类，多糖类，生物类以及活性炭吸附剂等，在针对重金属离子及难降解有机污染物的吸附去除过程中均有良好的表现
。
然而，在长期运行过程中，上述几种吸附剂均存在吸附容量不足，回收过程繁琐
(
需要将吸附剂取出污水处理单元
)
以及再生过程复杂，能耗高，二次污染严重等问题
。
现有提升吸附工艺效率的解决方案大多是将上述问题分开处理，例如通过改性来提升吸附剂的吸附容量，通过设计回收装置来简化吸附剂的回收过程以及通过调整再生策略来节约能耗等等，污水的吸附处理工艺仍然需要吸附
‑
回收
‑
再生
‑
吸附剂回流四个工段，工序复杂，流程较长
。
若可以将上述四个工段简化缩短，则可以大幅度降低吸附工艺的运行成本，提升吸附工艺的市场价值
。

技术实现思路

[0005]本申请旨在提供一种生物炭
‑
半导体复合吸附剂的制备方法及应用，以改善现有污水的吸附处理工艺中吸附剂再生性能差
、
工序复杂
、
吸附容量不足的问题
。
[0006]为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的一个技术方案是：
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种生物炭
‑
半导体复合吸附剂的制备方法，包括：将污泥与改性剂混合后碳化，得到污泥基生物炭；将五水合硝酸铋与硝酸混合后加入交联剂，得到第一混合液；将偏钒酸铵与碱溶液混合后加入所述交联剂，得到第二混合液；将所述污泥基生物炭与所述第一混合液超声混合后，再与所述第二混合液混合，得到前驱体溶液；当所述前驱体溶液开始出现沉淀，向所述前驱体溶液中加入
pH
调节剂至前驱体溶液为中性，将为中性的所述前驱体溶液倒入反应釜中，通过水热法制得生物炭
‑
半导体复合吸附剂
。
[0008]在一些实施例中，所述将污泥与改性剂混合后碳化，得到污泥基生物炭，包括：将
污泥浸渍于
0.5mol/L
至
2mol/L
的改性剂中混合搅拌
24h
至
48h
后，过滤得到固体混合物；将所述固体混合物置于真空干燥箱中，调整干燥温度为
50℃
至
80℃
，干燥时间为
6h
至
12h
；将干燥后的所述固体混合物置于马弗炉中，以
20℃/min
至
30℃/min
的升温速度升温至
500℃
至
600℃
，并保温
2h
至
4h
，得到碳化物；将所述碳化物冷却至温度为
23℃
至
26℃
后，用超纯水清洗至中性，烘干研磨，得到所述污泥基生物炭
。
[0009]在一些实施例中，所述将为中性的所述前驱体溶液倒入反应釜中，通过水热法制得生物炭
‑
半导体复合吸附剂，包括：将反应釜的温度调整为
160℃
至
240℃
，将所述前驱体溶液在反应釜中水热反应
14h
至
24h
；当反应釜温度降至
25℃
至
30℃
，取出反应釜内胆中的固体颗粒物；将所述固体颗粒物经过超纯水和乙醇清洗后，于
50℃
至
80℃
的真空干燥箱中干燥
6h
至
12h
，得到生物炭
‑
半导体复合吸附剂
。
[0010]在一些实施例中，所述硝酸的浓度为
2mol/L
至
6mol/L
；所述碱溶液的浓度为
1mol/L
至
4mol/L
；所述碱溶液包括氢氧化钾
、
氢氧化钠中的任一种
。
[0011]在一些实施例中，所述改性剂包括氢氧化钾
、
氢氧化钠中的任一种
。
[0012]在一些实施例中，所述污泥与所述改性剂的固液比为
1:(2
～
8)。
[0013]在一些实施例中，所述交联剂包括十二烷基苯磺酸钠
。
[0014]在一些实施例中，所述
pH
调节剂包括氢氧化钠
、
氢氧化钾
、
碳酸氢钠中的至少一种
。
[0015]在一些实施例中，所述制备方法制得的生物炭
‑
半导体复合吸附剂，半导体的质量占比为
0.25
％至2％
。
[0016]第二方面，本申请实施例提供一种如第一方面所述制备方法制备的生物炭
‑
半导体复合吸附剂在工业废水处理的应用
。
[0017]区别于相关技术的情况，本申请提供的一种生物炭
‑
半导体复合吸附剂的制备方法及应用，该方法中污泥可选用废水处理厂的污泥原料易得，通过碱改性的方法，提升污泥基生物炭表面含氧官能团的数量和种类，第一混合液中五水合硝酸铋表面含有交联剂，第二混合液中偏钒酸铵表面含有交联剂，再将污泥基吸附剂与第一混合液及第二混合液混合后，第一混合液与第二混合液可生成半导体材料，交联剂促进污泥基生物炭与半导体材料复合，通过水热法一步合成生物炭
‑
半导体复合吸附剂
。
本申请制备的生物炭
‑
半导体复合吸附剂充分发挥了生物炭和半导体的性能，半导体产生的羟基自由基和超氧自由基能够降解吸附于生物炭上的有机污染物，使得该吸附剂在可见光照射下具备原位再生功能，简化了现有污水吸附处理工艺中的流程，具体地省略了回收<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物炭
‑
半导体复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：将污泥与改性剂混合后碳化，得到污泥基生物炭；将五水合硝酸铋与硝酸混合后加入交联剂，得到第一混合液；将偏钒酸铵与碱溶液混合后加入所述交联剂，得到第二混合液；将所述污泥基生物炭与所述第一混合液超声混合后，再与所述第二混合液混合，得到前驱体溶液；当所述前驱体溶液开始出现沉淀，向所述前驱体溶液中加入
pH
调节剂至前驱体溶液为中性，将为中性的所述前驱体溶液倒入反应釜中，通过水热法制得生物炭
‑
半导体复合吸附剂
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将污泥与改性剂混合后碳化，得到污泥基生物炭，包括：将污泥浸渍于
0.5mol/L
至
2mol/L
的改性剂中混合搅拌
24h
至
48h
后，过滤得到固体混合物；将所述固体混合物置于真空干燥箱中，调整干燥温度为
50℃
至
80℃
，干燥时间为
6h
至
12h
；将干燥后的所述固体混合物置于马弗炉中，以
20℃/min
至
30℃/min
的升温速度升温至
500℃
至
600℃
，并保温
2h
至
4h
，得到碳化物；将所述碳化物冷却至温度为
23℃
至
26℃
后，用超纯水清洗至中性，烘干研磨，得到所述污泥基生物炭
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将为中性的所述前驱体溶液倒入反应釜中，通过水热法制得生物炭
‑
半导体复合吸附剂，包括：将反应釜的温度调整为
160℃
至
240℃
，将所述前驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵双阳，杨超，欧阳清华，肖习羽，宋艳华，肖吉成，李海波，
申请(专利权)人：深水海纳水务集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：