[发明专利]一种酸改性竹炭及其制备方法和利用其去除饮用水中氨氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性竹炭及其制备及在水处理中的应用。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展，我国大部分地表水和地下水受到了不同程度的污染，氨氮是主要的污染物之一。如果受污染的水源水不加处理或处理不当，导致自来水厂出水中的氨氮含量偏高，会造成管网中亚硝化菌和硝化菌的繁殖生长，从而使管网中硝酸盐和亚硝酸盐的含量超标。硝酸盐过量会使婴儿患上高铁血红蛋白症，当饮用水中硝态氮(NO₃--N)含量高于10mg/L时就会使红血球不能带氧而导致婴儿窒息死亡；另外，硝酸盐和亚硝酸盐转化为亚硝胺后会产生“癌、致突变、致畸”的三致物质。饮用水中的氨氮处理的方法主要有：电吸附法，曝气除氨法，折点加氯除氨法，生物处理法以及膜过滤法等。然而，在这些方法中，电吸附法和膜过滤法费用高，折点加氯除氨法易产生氯仿等消毒副产物，生物处理法在低于5℃的低温下微生物难以存活，氨氮去除率低。

发明内容

本发明是要解决现有的去除饮用水中氨氮的方法中电吸附法和膜过滤法费用高、折点加氯除氨法易产生氯仿等消毒副产物和生物处理法对于低温水中的氨氮的去除率低的技术问题，而提供一种酸改性竹炭及其制备方法和利用其去除饮用水中氨氮的方法。

本发明的一种酸改性竹炭是用干馏炭化的最终温度为300℃～400℃的低温碳化的竹炭和重量百分浓度为5％～10％的硝酸制成的。

上述的酸改性竹炭的制备方法按以下步骤进行：一、将干馏炭化的最终温度为300℃～400℃的低温碳化的竹炭粉碎至细度为200目～250目，然后用去离子水洗涤，再用去离子水浸泡18h～20h，过滤后，将低温碳化的竹炭放在温度为105℃～110℃的烘箱中干燥24h～48h，得到洁净的低温碳化的竹炭；二、将步骤一得到的洁净的低温碳化的竹炭浸渍在重量百分浓度为5％～10％的硝酸中，在室温下保持24h～28h，然后将低温碳化的竹炭过滤出来，用蒸馏水洗涤至pH为6～7；三、将经步骤二处理的低温碳化的竹炭放在温度为105℃～110℃的烘箱中干燥24h～48h，得到酸改性竹炭。

利用酸改性竹炭去除饮用水中氨氮的方法按以下步骤进行：按酸改性竹炭的投加量为3mg/L～5mg/L，将酸改性竹炭投放到预处理池中，在水的温度为0℃～5℃的条件下搅拌6h～12h，再将酸改性竹炭过滤出来，完成饮用水中氨氮的去除。

在本发明的酸改性竹炭是一种新型吸附材料，竹材作为一种多孔介质材料，干馏炭化后形成的竹炭具有较高的孔隙度，其孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙。竹炭有丰富的孔隙分布特征和高比表面积，其表面存在羟基、以内酯形态存在的羧基、酚羟基等含氧官能团和少量含硫、氢、氯元素的表面官能团，而经过酸改性后的竹炭在其他矿物质元素(硫、氢、氯)未发生改变的情况下，引入了更多的羰基，羟基等含氧极性官能团，这些极性官能团可以吸附水体中同样极性的氨氮，极大的提高了未改性竹炭在水体中对氨氮的吸附能力。对于温度为0℃～5℃的低温水中的氨氮的去除率可以达到58％～64％。利用酸改性竹炭吸附水中的氨氮从而去除水中氨氮的方法，工艺简单，无需昂贵的设备，处理费用低，而且不会产生任何副产物，无二次污染。

本发明酸改性竹炭制备方法简单，使用方便，可用于水处理领域。

附图说明

图1是具体实施方式二十六步骤一中干馏炭化的最终温度为400℃的低温碳化竹炭的扫描电镜照片；图2是具体实施方式二十六得到的酸改性竹炭的扫描电镜照片；图3是具体实施方式二十六中步骤一中干馏炭化的最终温度为400℃的低温碳化的竹炭的傅立叶红外光谱图；图4是具体实施方式二十六得到的酸改性竹炭的傅立叶红外光谱图；图5是预处理池水中氨氮随时间的变化关系曲线图，其中a为具体实施方式二十六制备的酸改性竹炭为吸附剂时氨氮随时间的变化关系曲线，b为以低温碳化的竹炭为吸附剂时氨氮随时间的变化关系曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种酸改性竹炭是用干馏炭化的最终温度为300℃～400℃的低温碳化的竹炭和重量百分浓度为5％～10％的硝酸制成的。