【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水污染控制与资源化，具体涉及一种高除磷磁性生物炭的制备方法和应用。
技术介绍
1、自然界中磷近乎单向循环，而对磷矿资源的需求仍在逐年攀升，导致全球磷资源短缺压力不断加剧。污水中含有大量磷，直接排放水体不仅造成资源浪费，也将会导致水体富营养化。因此，回收污水中的磷，兼具废物资源化与环境保护双重功能，已受到国内外的高度关注。
2、目前常用的污水除磷方法包括生物法、化学法和吸附法。生物法易受到外界因素变化的影响，且污泥产率高，含水率高，回收难度大。化学法成本高，药剂控制难度较大，易造成水体的二次污染。吸附法除磷具有高效快速，环境友好，且能实现磷资源的高效回收利用。
3、活性炭是一种具有丰富孔隙结构的吸附材料，它具有适用范围广、环境友好、来源广泛、低成本的优点，在水处理领域中应用广泛。然而，活性炭对水中磷酸盐的吸附能力却比较差，无法实现对污水中磷的高效吸附去除，但通过控制活性炭表面修饰方法能改变活性炭的结构从而增强活性炭对磷的去除效率，且有利于磷的快速回收。
4、通过对生物炭的铁改性，制备成具有除磷性能的磁性生物炭，能提高生物炭磷吸附能力的同时，增强其分离能力。如中国专利cn110882676a提供的一种磁性吸附生物炭材料的制备方法及其应用，其将生物质原料浸泡于三氯化铁溶液中，烘至湿润且倒置无溶液流出，隔绝空气进行炭化，蒸馏水过滤至ph值恒定而得到磁性生物炭吸附材料，具有磁性，能有效去除水体中的氮磷，减少水体富营养化，可通过磁选方式快速从水体中分离。然而在实际应用中，污水ph变化范围广，
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适用ph范围更加宽泛且具有更优异的除磷效果的磁性生物炭的制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种磁性生物炭的制备方法，包括将生物质与fecl3溶液混合得到生物质-fecl3混合液的步骤，所述制备方法还包括使所述生物质-fecl3混合液进行脱水至含水率为68～78％，然后加入氧化钙混合膨胀，压制，煅烧，粉碎得到磁性生物炭的步骤。
4、本申请专利技术人意外发现，将生物质浸泡于三氯化铁溶液中然后脱水至特定含水率后，再加入氧化钙进行混合，形成糊状混合物。由于混合后氧化钙遇水反应生成ca(oh)2，同时释放了大量热量和水蒸气，有利于溶液中的fecl3快速附着在生物质上，同时水蒸气的逸出让原本呈糊状的混合物产生了大量孔道，使得体系像馒头发酵一样发生膨胀，进而使得氧化钙与吸附有三氯化铁的生物质混合更加均匀，同时也能提高三氯化铁在生物质上负载。氧化钙和氯化铁在生物质负载的过程，发生化学反应，生成fe3o4等磁性物质。磁性生物炭在污水中大量的向外释放铁离子及钙离子，大大提高除磷效果，同时也增强了磁性生物炭在中性或弱碱性污水的磷吸附能力。
5、传统的磁性生物炭适用于弱酸性污水中除磷，而本专利技术的磁性生物炭具有更加广泛的ph适用范围，不仅在弱酸性污水中具有较好的除磷效果，在中性或弱碱性污水中仍然甚至具有更好的除磷效果。
6、进一步地，所述含水率为70～75％。
7、在一些实施方式中，所述氧化钙的粒径为100～200目。
8、在一些实施方式中，所述加入氧化钙的步骤在厌氧操作箱中进行。
9、在一些实施方式中，所述生物质、fecl3和氧化钙的质量比为1:0.8～2.4:0.3～1.2。
10、优选地，所述生物质、fecl3和氧化钙的质量比为1:1～2:0.4～1。
11、在一些实施方式中，所述fecl3溶液的浓度为0.8～1.8mol/l。
12、在一些实施方式中，所述脱水在烘箱中进行，温度为90～120℃。
13、在一些具体实施方式中，所述生物质的粒径为40～70目。
14、在一些具体实施方式中，所述生物质的原料为花生壳。
15、在一些具体实施方式中，所述煅烧的温度为500～800℃。
16、在一些具体实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：
17、(1)将花生壳干燥，研磨，筛分，得到40～70目的花生壳粉生物质；
18、(2)将所述生物质加入fecl3溶液中，搅拌20～30h，得到生物质-fecl3混合液；
19、(3)将所述生物质-fecl3混合液置于烘箱中脱水至含水率68～78％，且每间隔0.3～1h进行搅拌；
20、(4)降温至室温，然后加入氧化钙粉，搅拌膨胀，压制成块，再在500～800℃温度下煅烧1.5～2.5h，冷却，粉碎得到所述磁性生物炭。
21、本专利技术采取的第二种技术方案为：一种采用上述所述的磁性生物炭的制备方法制备得到的磁性生物炭。
22、本专利技术采取的第三种技术方案为：上述所述的磁性生物炭在吸附污水中磷的应用，所述污水呈酸性、中性或碱性。
23、优选地，所述污水的ph为小于等于10。
24、进一步优选地，所述污水的ph为大于等于3，小于等于10。
25、由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
26、本申请专利技术人通过大量实验意外发现，通过将三氯化铁溶液和生物质的混合液烘至特定含量水，再加入氧化钙混合膨胀，制备的磁性生物炭不仅提高了生物炭的吸附容量，同时增强了磁性生物炭在中性及弱碱性污水的磷吸附能力，有效解决了磁性生物炭在弱碱性污水中除磷效果差的问题。
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1.一种磁性生物炭的制备方法，包括将生物质与FeCl3溶液混合得到生物质-FeCl3混合液的步骤，其特征在于：所述制备方法还包括使所述生物质-FeCl3混合液进行脱水至含水率为68～78％，然后加入氧化钙混合膨胀，压制，煅烧，粉碎得到磁性生物炭的步骤。
2.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述氧化钙的粒径为100～200目；和/或，所述加入氧化钙的步骤在厌氧操作箱中进行。
3.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述生物质、FeCl3和氧化钙的质量比为1:0.8～2.4:0.3～1.2。
4.根据权利要求3所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述生物质、FeCl3和氧化钙的质量比为1:1～2:0.4～1。
5.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述FeCl3溶液的浓度为0.8～1.8mol/L。
6.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述脱水在烘箱中进行，温度为90～120℃。
7.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其
8.根据权利要求1～7中任一项所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种采用权利要求1～8中任一项所述的磁性生物炭的制备方法制备得到的磁性生物炭。
10.权利要求9所述的磁性生物炭在吸附污水中磷的应用，所述污水呈酸性、中性或碱性。
...【技术特征摘要】
1.一种磁性生物炭的制备方法，包括将生物质与fecl3溶液混合得到生物质-fecl3混合液的步骤，其特征在于：所述制备方法还包括使所述生物质-fecl3混合液进行脱水至含水率为68～78％，然后加入氧化钙混合膨胀，压制，煅烧，粉碎得到磁性生物炭的步骤。
2.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述氧化钙的粒径为100～200目；和/或，所述加入氧化钙的步骤在厌氧操作箱中进行。
3.根据权利要求1所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述生物质、fecl3和氧化钙的质量比为1:0.8～2.4:0.3～1.2。
4.根据权利要求3所述的磁性生物炭的制备方法，其特征在于：所述生物质、fecl3和氧化钙的质量比为1:1～2:0.4～1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王建芳，汤宇超，钱飞跃，王思凡，刘文如，李星燃，陈重军，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：
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