【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理应用，具体涉及一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、目前，水体富营养化问题已经成为全球范围内最为紧迫和严重的环境挑战之一，对人类赖以生存的水环境安全构成了严重威胁。水体富营养化对生物多样性和生态系统功能构成威胁和对人类健康和社会经济造成严重影响。诸多学者从不同的角度研究水体富营养化问题，并尝试采用不同的修复方法。物理修复存在长期效果不太明显，可能会使某些元素或者污染物质恢复，造成二次污染；化学修复在处理湖泊富营养化问题时存在一些挑战和难点，如容易造成二次污染、高成本和再次爆发的风险，甚至可能对生态系统和人类健康产生威胁；针对水体富营养化治理的挑战，传统的水处理方法往往效果有限。目前，吸附法具有操作便捷，吸附速率快及对磷酸盐去除率高等特点，在黑臭水体，农村生活污水等方面广泛应用，但针对痕量磷的去除方面应用较少。水中磷含量超过0.02mg/l会有发生水体富营养化的风险，因此研发应用于去除水中痕量磷的材料，可最大限度减少水体富营养化的发生。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法及其应用，该生物炭负载纳米镧复合材料具有较好的吸附性能和稳定性，可有效地去除水中的痕量磷，且操作简单、安全可靠。可用于各种水处理工艺中，特别是对于高浓度含磷废水处理具有很好的应用前景。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，该
3、s1、将生物质粉末放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率从室温升至300℃～800℃，然后恒温保持2h，自然冷却至室温后取出，研磨后，过100目筛，得到生物炭；
4、s2、将s1中得到的生物炭放入至0.1～2mol/l盐酸溶液中，在温度为25℃的条件下震荡12h～24h，取出后，用蒸馏水至ph无变化，过滤后，烘干至恒重，得到酸洗后的生物炭；
5、s3、将浓度为0.02mol/l～0.1mol/l金属镧盐溶液在温度为25℃～85℃的条件下磁力搅拌5min～10min后，加入镁盐，得到混合液a；
6、s4、在温度为25℃～85℃的条件下，将s2中得到的酸洗后的生物炭加入至s3中得到的混合液a中，然后以1滴/s的滴加速率滴加0.8mol/l～1mol/l的碳酸氢钠溶液，搅拌30min～60min后，陈化30min，待自然冷却至室温后，抽滤并用蒸馏水清洗，然后在温度为100℃～350℃的条件下干燥12h，得到生物炭负载纳米镧复合材料。。
7、优选地，s1中所述生物质粉末为美人蕉生物质粉末，制备方法为：将美人蕉植物地上部分采集后用蒸馏水清洗、105℃杀青30min，在80℃烘干，破碎后过100目筛，得到美人蕉生物质粉末。
8、优选地，s2中所述生物炭和盐酸溶液的用量比为1g：10ml。
9、优选地，金属镧盐溶液中的金属镧为氯化镧。
10、优选地，s3中所述混合液a中mg2+和la3+的离子浓度比为(0.5～1):1。
11、优选地，s4中所述酸洗后的生物炭、混合液a和碳酸氢钠溶液的用量比为2g：160ml:40ml。
12、优选地，s4中所述生物炭负载纳米镧复合材料的粒径为10nm～500nm。
13、本专利技术还提供了上述制备方法所制备的生物炭负载纳米镧复合材料的应用，所述生物炭负载纳米镧复合材料用于去除水中痕量磷。
14、优选地，所述水中痕量磷的含量为0.5mg/l～1mg/l。
15、优选地，使用所述生物炭负载纳米镧复合材料去除水中痕量磷，处理后的水中含磷量≤0.01mg/l。
16、本专利技术在水中痕量磷的去除及富营养化治理方面具有显著优势，其关键在于制备的生物炭负载纳米镧复合材料具有高效吸附性能。具体来说，该复合材料制备过程中采用了酸洗生物炭，有效增加了生物炭的比表面积，使纳米镧更容易负载在生物炭上，从而提升了吸附效果。此外，纳米镧是一种环境友好型材料，不含重金属元素，投入水中后可快速吸附痕量磷，从而实现磷的快速去除。相比之下，现有的技术方法在处理水中痕量磷和富营养化方面效果不佳，难以实现高效除磷的目的。
17、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
18、1、本专利技术在改性生物炭去除水中痕量磷和治理富营养化的基础上结合纳米镧材料，实现对痕量磷的高效去除，其效果可将1mg/l及0.5mg/l的磷含量降低至0.01mg/l以下，从源头上解决富营养化的爆发，实现长期除磷的目的。生物炭负载纳米镧复合材料是一种环境友好型材料，不含重金属元素，并且投入后短时间可吸附水中的痕量磷，从而实现磷的快速去除。
19、2、本专利技术制备的生物炭负载纳米镧复合材的优点:
20、(1)高去除率：该生物炭负载纳米镧复合材料对水中痕量磷的去除率高达99.89％，甚至在极低的初始磷酸盐浓度下也能将磷含量降低至0.01mg/l以下。
21、(2)快速达到平衡：复合材料在8小时内就能达到吸附平衡，这意味着它具有快速、高效的去除磷酸盐的能力。在温度为25℃，吸附剂的添加量为50mg，溶液的体积为30ml，溶液的ph值为7±0.2，初始磷酸盐浓度为1mg/l及0.5mg/l时，观察到对磷酸盐的去除率高达99.25％，且在8h就能达到平衡。
22、(3)应用广泛、稳定性好：该材料在处理不同初始浓度的磷酸盐溶液时，均能表现出良好的去除效果，适应范围广泛。在温度为25℃，吸附剂的添加量为50mg，溶液的体积为30ml，溶液的ph值为7±0.2，初始磷酸盐浓度为0、0.02、0.05、0.1、0.3、0.5、0.8、1、3、5、10、15、20mg/l时，观察到对磷酸盐的去除率高达99.89％，对水中痕量磷的去除效果显著，最终可将初始磷酸盐浓度降低至0.01mg/l以下。该材料在处理过程中表现稳定，多次重复实验结果基本一致。
23、(4)成本低、环保、可控性好：该材料的制备成本相对较低，可以大规模生产和使用，具有很好的经济性。主要采用生物炭和纳米镧复合而成，生物炭来源广泛且可生物降解，纳米镧对磷具有优异结合能力，因此该材料具有很好的环保性。其制备过程相对简单，可以通过调整制备参数来控制其性能和结构，以满足不同处理需求。
24、3、生物炭负载纳米镧复合材料具有较好的吸附性能和稳定性，可有效地去除水中的痕量磷，且操作简单、安全可靠。可用于各种水处理工艺中，特别是对于痕量磷废水及富营养化水体处理具有很好的应用前景。
25、下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
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1.一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，该方法为：
2.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，S1中所述生物质粉末为美人蕉生物质粉末，制备方法为：将美人蕉植物地上部分采集后用蒸馏水清洗、105℃杀青30min，在80℃烘干，破碎后过100目筛，得到美人蕉生物质粉末。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，S2中所述生物炭和盐酸溶液的用量比为1g：10mL。
4.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，金属镧盐溶液中的金属镧为氯化镧。
5.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，S3中所述混合液A中Mg2+和La3+的离子浓度比为(0.5～1):1。
6.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，S4中所述酸洗后的生物炭、混合液A和碳酸氢钠溶液的用量比为2g：160mL:40mL。
7.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材
8.一种如权利要求1-7任一权利要求的制备方法所制备的生物炭负载纳米镧复合材料的应用，其特征在于，所述生物炭负载纳米镧复合材料用于去除水中痕量磷。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述水中痕量磷的含量为0.5mg/L～1mg/L。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，使用所述生物炭负载纳米镧复合材料去除水中痕量磷，处理后的水中含磷量≤0.01mg/L。
...【技术特征摘要】
1.一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，该方法为：
2.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，s1中所述生物质粉末为美人蕉生物质粉末，制备方法为：将美人蕉植物地上部分采集后用蒸馏水清洗、105℃杀青30min，在80℃烘干，破碎后过100目筛，得到美人蕉生物质粉末。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，s2中所述生物炭和盐酸溶液的用量比为1g：10ml。
4.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，金属镧盐溶液中的金属镧为氯化镧。
5.根据权利要求1所述的一种生物炭负载纳米镧复合材料的制备方法，其特征在于，s3中所述混合液a中mg2+和la3+的离子浓度比为(0.5～1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：许巧玲，肖静江，袁涛，乔志伟，黄柱坚，
申请(专利权)人：安顺学院，
类型：发明
国别省市：
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