[发明专利]一种赤泥生物炭的制备及其去除水中难降解染料的方法在审
申请号: | 202011142113.7 | 申请日: | 2020-10-22 |
公开(公告)号: | CN112316904A | 公开(公告)日: | 2021-02-05 |
发明(设计)人: | 张明;林坤;孙茹艺;李振诚;徐君言 | 申请(专利权)人: | 中国计量大学 |
主分类号: | B01J20/20 | 分类号: | B01J20/20;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/30 |
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地址: | 310018 浙江省杭*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 生物 制备 及其 去除 水中 降解 染料 方法 | ||
本发明公开了一种用赤泥生物炭强化去除水中难降解染料的方法,涉及水处理领域。赤泥生物炭的制备方法按如下步骤进行:以赤泥、柚子皮为原料,经不同比例的混合,放入马弗炉中,在氮气氛围下于300~800℃碳化处理,自然冷却后过筛得到最终的赤泥生物炭材料。本发明制备的赤泥生物炭具有环境友好,成本低廉,吸附性能优异等优势。此外,该材料具有带有磁性,可解决实际工程应用中吸附剂的分离问题。
技术领域
本发明提供了一种赤泥生物炭的制备及其去除水中难降解染料的方法,属于水处理领域。
技术背景
随着食品、化妆品、印染等行业的高速发展,有大量的染料废水被排放到自然界中。染料废水具有色度高、毒性大、成分复杂等特点,当染料废水被排放到水域当中,会影响水域的色度,且绝大多数染料成分较为复杂,会改变了水域的酸碱性,染料废水毒性大具有致癌、致畸、致突变的效应,对水生生物、人体也造成很大的危害。
当前,处理染料废水的方法主要有膜分离法、化学厌氧法、电化学法、厌氧生物法、吸附法等。膜分离法运行费用高,膜易发生堵塞。化学厌氧法操作困难,易产生二次污染问题。电化学法虽然能够很好的处理染料废水,但设备、能源投入过高,限制了该技术的运行。厌氧生物法的运行周期较长,并且很难达到排放的标准。与其他处理方法相比,吸附法处理染料废水具有高效、操作性高等优点,工业中常见的吸附剂有活性炭、生物炭、沸石、天然蒙脱土等,生物炭作为处理染料废水的吸附剂,来源广泛、成本较低、吸附效果稳定、易于处理,对环境基本没有负面的影响,符合我国可持续发展的理念。
生物炭是由生物质在无氧或限氧的环境下通过热解,炭化而成的一种稳定富含碳的固体,它具有大表面积和孔隙的特点,且表面含有丰富的官能团。近年来,生物炭被广泛应用在改善环境上,特别在处理污染水域上具有很大的潜力。但目前生物炭在去除染料废水的研究较少,且绝大多数的生物炭去除染料废水的效果不佳。若希望将生物炭运用于去除染料废水中,则需要选取合适的生物质原材料去制备生物炭,又或是在一定条件下对生物炭进行改良。
赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣,它含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等成分,当赤泥被排放到自然界中,会导致土壤的生物活性降低影响动植物的生活,会导致水体的酸碱性影响水生生物的生长。因此,将赤泥进行利用制备成生物炭用于去除染料废水,不仅解决了染料废水的问题,同时也解决的赤泥对环境产生破坏的问题,具有良好的环境效益,实现了“以废治废”。赤泥生物炭不仅含有C、H、O、N等元素,也含有Fe元素,会强化吸附赤泥生物炭对水中难降解染料的吸附,同时赤泥生物炭高比表面积和大孔径也可以吸附染料。
发明内容
本发明的目的是提供一种用赤泥生物炭加强去除染料废水的方法,其能够显著提升对水中染料的吸附性能。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案包括以下步骤:
步骤1:将赤泥、柚子皮放置80℃烘箱中,烘干24h,再使用粉碎机进行粉碎。
步骤2:将步骤1中的得到的赤泥粉末、柚子皮粉末分别以1:0、4:1、2:1、1:1、1:2、1:4、0:1的比例进行混合,在氮气氛围下绝氧热解得到赤泥生物炭,其中热解温度为800℃,升温速率为10℃/min,恒温时间为2h,待冷却至室温后,研磨并过筛至100目备用。赤泥粉末与柚子皮粉末混合比例为1:1时,去除效果最佳,因此将混合比例为1:1的粉末分别在300℃、500℃、700℃下热解,其中升温速率为10℃/min,恒温时间为2h,待冷却至室温后,研磨并过筛至100目备用。
所述步骤2:赤泥粉末、柚子皮粉末混合热解制备赤泥生物炭时,赤泥粉末与柚子皮粉末混合比例优选为1:1,热解温度优选为800℃,将此赤泥生物炭记为RMBC8001:1。
本发明的赤泥生物炭即由上述方法制备得到。
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