一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质处理技术领域，尤其是一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用。
【背景技术】
[0002]近20年来，我国秸杆资源呈现出总量缓慢增长的特点。其中玉米秸杆所占比例最大秸杆资源具有可再生性和清洁性，自然界中储量大，并且每年都在不断积累，为人类社会可持续发展提供了资源保障。实现秸杆资源高效利用，同时避免环境污染，是现代社会可持续发展面临的重要问题。生物炭是一种很好的吸附材料，作为吸附剂应用在水体处理方面引起研究者越来越多的关注。我国具有丰富的玉米秸杆材料，将这些农林废弃物加以利用可达到“以废治废”的目的。
[0003]随着养殖业的发展，大量的畜禽废水将对我国环境将造成更为严重的污染，开发高效经济的畜禽养殖废弃物无害化处理技术势在必行。而作为其中的重要污染物，对于畜禽废水中氨氮的治理，是一项重要工作。利用玉米秸杆为原料，针对畜禽废水中氨氮含量高的特点，设计改性生物炭吸附材料，增加氨氮吸附位点，是解决畜禽废水脱氮效率低的新方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，该方法通过限氧煅烧和双氧水氧化，利用玉米秸杆制备并改性生物炭材料，增加生物炭对氨氮的吸附效果，为其资源化利用提供了基础。
[0005]本发明的技术方案:
一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，包括以下步骤:
1)将玉米秸杆粉碎成100目的粉末；
2)将玉米秸杆粉末在500-7000C，高温煅烧2-3h，制备生物炭；
3)生物炭冷却后，将其研磨粉碎；
4)将生物炭与10%-30%的双氧水混合，于60-900C下反应l_3h ；
5)将生物炭取出后，于105°C烘干3h，置于干燥器中，即得到生物炭类氨氮吸附剂；
6)向高氨氮含量的废水中投加生物炭类氨氮吸附剂，投加浓度为10-30g/L，置于150-170 r/min—1的恒温振荡器内，于温度25_45°(:，进行2-511氨氮吸附。
[0006]利用所述生物炭类吸附剂，可有效吸收废水中的氨氮，氨氮吸附量为2.1-2.5mg/g吸附剂，经过氧化改性的吸附剂对氨氮的吸附效率提高了 1.3-1.5倍。
[0007]本发明的优点是:
1)本发明采用双氧水氧化所制备生物炭材料，增加了生物炭对氨氮的吸附强度，为吸附材料对畜禽废水中氨氮的吸附消除提供了技术支撑；
2)本发明所需设备简单、工艺简便，且不会造成附加的环境危害，实现了玉米秸杆的高效利用，提高了生物质资源利用效率，解决了玉米秸杆难于降解、再利用的难题，具有极其深远的社会意义和经济价值。
【具体实施方式】
[0008]本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
[0009]实施例1:
一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，包括以下步骤:
1)将玉米秸杆粉碎成100目的粉末；
2)将玉米秸杆粉末在5000C，高温煅烧3h，制备生物炭；
3)生物炭冷却后，将其研磨粉碎；
4)将生物炭与10%的双氧水混合，于90°C下反应3h;
5)将生物炭取出后，于105°C烘干3h，置于干燥器中，即得到生物炭类氨氮吸附剂；
6)向高氨氮含量的废水中投加生物炭类氨氮吸附剂，投加浓度为10g/L，置于150 r/min—1的恒温振荡器内，于温度25°C，进行5h氨氮吸附。
[0010]利用所述生物炭类吸附剂，可有效吸收废水中的氨氮，氨氮吸附量为2.lmg/g吸附剂，经过氧化改性的吸附剂对氨氮的吸附效率提高了 1.3倍。
[0011]实施例2:
一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，包括以下步骤:
1)将玉米秸杆粉碎成100目的粉末；
2)将玉米秸杆粉末在7000C，高温煅烧2h，制备生物炭；
3)生物炭冷却后，将其研磨粉碎；
4)将生物炭与30%的双氧水混合，于60°C下反应Ih;
5)将生物炭取出后，于105°C烘干3h，置于干燥器中，即得到生物炭类氨氮吸附剂；
6)向高氨氮含量的废水中投加生物炭类氨氮吸附剂，投加浓度为20g/L，置于170 r/min—1的恒温振荡器内，于温度45°C，进行2h氨氮吸附。
[0012]利用所述生物炭类吸附剂，可有效吸收废水中的氨氮，氨氮吸附量为2.5mg/g吸附剂，经过氧化改性的吸附剂对氨氮的吸附效率提高了 1.5倍。
[0013]实施例3:
一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，包括以下步骤:
1)将玉米秸杆粉碎成100目的粉末；
2)将玉米秸杆粉末在7000C，高温煅烧3h，制备生物炭；
3)生物炭冷却后，将其研磨粉碎；
4)将生物炭与20%的双氧水混合，于90°C下反应3h;
5)将生物炭取出后，于105°C烘干3h，置于干燥器中，即得到生物炭类氨氮吸附剂；
6)向高氨氮含量的废水中投加生物炭类氨氮吸附剂，投加浓度为30g/L，置于170 r/min—1的恒温振荡器内，于温度40°C，进行2h氨氮吸附。
[0014]利用所述生物炭类吸附剂，可有效吸收废水中的氨氮，氨氮吸附量为2.5mg/g吸附剂，经过氧化改性的吸附剂对氨氮的吸附效率提高了 1.5倍。
【主权项】
1.一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，包括以下步骤: 1)将玉米秸杆粉碎成100目的粉末； 2)将玉米秸杆粉末在500-700°C，高温煅烧2-3h，制备生物炭； 3)生物炭冷却后，将其研磨粉碎； 4)将生物炭与10%-30%的双氧水混合，于60-900C下反应l_3h ； 5)将生物炭取出后，于105°C烘干3h，置于干燥器中，即得到生物炭类氨氮吸附剂； 6)向高氨氮含量的废水中投加生物炭类氨氮吸附剂，投加浓度为10-30g/L，置于150-170 r/min—1的恒温振荡器内，于温度25_45°(:，进行2-511氨氮吸附。
【专利摘要】一种生物炭类吸附剂的制备方法及其在氨氮吸附中的应用，将玉米秸秆粉碎成过100目粉末；将玉米秸秆粉末高温煅烧制备生物炭；生物炭氧化改性；废水中氨氮脱除。本发明采用双氧水氧化所制备生物炭材料，增加了生物炭对氨氮的吸附强度，为吸附材料对畜禽废水中氨氮的吸附消除提供了技术支撑；实现了玉米秸秆的高效利用，提高了生物质资源利用效率，解决了玉米秸秆难于降解、再利用的难题，具有极其深远的社会意义和经济价值。
【IPC分类】B01J20/20, C02F1/28, C02F103/20, B01J20/30
【公开号】CN105617988
【申请号】CN201610021147
【发明人】鞠美庭, 刘乐, 刘良, 李维尊, 刘金鹏
【申请人】南开大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月14日