[发明专利]一种可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制备方法及其应用

说明书

一种可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制备方法及其应用，属于环境功能材料与生物质资源化利用领域。先将干燥的污泥粉末加入到FeSO₄·7H₂O溶液中浸泡并振荡。然后将震荡后的污泥/FeSO₄混合溶液放入烘箱中烘干。之后将烘干的材料研磨过筛，将其加入MgCl₂·6H₂O溶液中，并进行磁力搅拌。随后向混合溶液中缓慢加入NaOH溶液并磁力搅拌，紧接着陈化。然后将过滤所得到的沉淀物用去离子水反复清洗至中性并烘干。最后将所得到的干燥沉淀物放置管式炉中持续煅烧，得到磁性污泥生物炭。将其用于氨氮和磷酸盐的水溶液中，在pH为9时对氨氮和磷酸盐的平衡吸附量分别为103.12mg·g^‑1和205.07mg·g^‑1。

技术领域

本发明属于环境功能材料与生物质资源化利用领域，具体涉及一种可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制备方法与应用。

背景技术

当前，高氮磷废水的排放导致水体富营养化现象越来越严重，同时氮和磷又是农业生产中不可缺少的营养元素。因此，如何高效的回收废水中的氮磷资源具有重要的现实意义。由于氨氮和磷酸盐带有相反的电荷，一般难以做到将它们同步回收。

鸟粪石沉淀法被认为是同步回收水体中氨氮和磷酸盐行之有效的方法，已广泛应用于处理各种含氨氮和磷酸盐的水体中，包括尿液、污泥上清液、牲畜废水和渗滤液等。鸟粪石沉淀法不仅可以将氨氮和磷酸盐同步去除，且回收产物还可以作为缓释肥料来改善土壤性质，促进农作物的生长。然而，该方法的使用存在镁源成本高、高碱度条件且反应后的材料回收比较困难。

所以针对以上问题，本发明拟开发一种镁离子靶向供给、碱性调控能强、成本低廉且易于回收的新型磁性污泥基生物炭复合材料，不仅可完成对废水中氮磷的同步回收，而且实现了污泥的资源化利用。

发明内容

针对上述存在问题和技术分析，本发明的目的是提供一种可同步吸附氮磷的磁性污泥生物炭的(MF-SBC)的制备方法，该方法操作简单，原料易得。

一种可同步吸附氮磷的磁性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将干燥的粉末状污泥加入到FeSO₄·7H₂O溶液中浸泡并振荡，得到混合溶液。

(2)将步骤(1)所述混合溶液放入烘箱中干燥至恒重。

(3)将步骤(2)干燥后的材料研磨过筛，然后将其加入MgCl₂·6H₂O溶液中，并进行磁力搅拌。

(4)向步骤(3)磁力搅拌后的溶液中缓慢加入NaOH溶液并磁力搅拌，紧接着陈化。

(5)将步骤(4)中陈化后的溶液过滤，得到的沉淀物用去离子水反复清洗至中性，再经干燥至恒重。

(6)将步骤(5)中得到的干燥沉淀物放置管式炉中持续煅烧，得到MF-SBC。

进一步的，所述步骤(1)中，FeSO₄·7H₂O溶液的浓度为0.2mol/L，粉末状污泥与FeSO₄·7H₂O溶液的添加比例为1g:20mL。浸泡并振荡的时间为6h。

进一步的，所述步骤(2)中，干燥的温度为75℃～85℃。

进一步的，所述步骤(3)中，MgCl₂·6H₂O溶液的浓度为1.25mol/L，MgCl₂·6H₂O溶液的添加量等于步骤(1)中FeSO₄·7H₂O溶液的添加量。研磨过筛中筛子的孔径大小为200目；磁力搅拌的时间为30min。